DE112017001144T5 - POWER CONVERSION DEVICE, ENGINE DRIVE UNIT AND ELECTRIC POWER STEERING DEVICE - Google Patents

POWER CONVERSION DEVICE, ENGINE DRIVE UNIT AND ELECTRIC POWER STEERING DEVICE Download PDF

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Abstract

Diese Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 wandelt eine Leistung um, die einem Elektromotor 200 mit n Phasen (n ist eine Ganzzahl von 3 oder mehr) von Wicklungen zugeführt wird. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 ist mit Folgendem versehen: einem ersten Inverter 110, der mit einem Ende der Wicklung jeder Phase des Elektromotors verbunden ist; einem zweiten Inverter 140, der mit dem anderen Ende der Wicklung jeder Phase verbunden ist; einer Steuerschaltung 350, die eine n-Phasenspeisungssteuerung des ersten Inverters 110 und des zweiten Inverters 140 ausführt; und einer Detektionsschaltung 351, die einen Ausfall einer Mehrzahl von Umschaltelementen einschließlich des ersten Inverters 110 und des zweiten Inverters 140 detektiert. Wenn die Detektionsschaltung 351 einen Ausfall eines Umschaltelementes detektiert, wechselt die Steuerschaltung 350 eine Steuerung des ersten Inverters 110 und des zweiten Inverters 140 von der n-Phasenspeisungssteuerung zu einer m-Phasenspeisungssteuerung, bei der m Phasen (m ist eine Ganzzahl von 2 oder mehr aber kleiner als n) verwendet werden, wobei sich die m Phasen von der Phase der Wicklung unterscheiden, mit der das ausgefallene Umschaltelement unter den n Phasen verbunden ist.

Figure DE112017001144T5_0000
This power conversion device 100 converts a power supplied to n-phase electric motor 200 (n is an integer of 3 or more) of windings. The power conversion apparatus 100 is provided with: a first inverter 110 connected to one end of the winding of each phase of the electric motor; a second inverter 140 connected to the other end of the winding of each phase; a control circuit 350 that performs an n-phase feed control of the first inverter 110 and the second inverter 140; and a detection circuit 351 that detects a failure of a plurality of switching elements including the first inverter 110 and the second inverter 140. When the detection circuit 351 detects failure of a switching element, the control circuit 350 changes control of the first inverter 110 and the second inverter 140 from the n-phase feed control to an m-phase feed control in which m phases (m is an integer of 2 or more smaller than n), the m phases differing from the phase of the winding to which the failed switching element is connected among the n phases.
Figure DE112017001144T5_0000

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Leistungsumwandlungsvorrichtungen zum Umwandeln von Leistung, die einem Elektromotor zuzuführen ist, auf Motorantriebseinheiten und auf elektrische Servolenkungsvorrichtung.The present disclosure relates to power conversion apparatuses for converting power to be supplied to an electric motor to motor drive units and to electric power steering apparatus.

Stand der TechnikState of the art

Elektromotoren (nachfolgend einfach als „Motoren“ bezeichnet) wie bürstenlose Gleichstrommotoren und Wechselstromsynchronmotoren werden für gewöhnlich durch Dreiphasenströme angetrieben. Eine komplizierte Steuertechnik wie etwa eine Vektorsteuerung ist erforderlich, um die Wellenformen der Dreiphasenströme genau zu steuern. Solch eine Steuertechnik erfordert komplizierte mathematische Berechnungen und wird daher unter Verwendung einer digitalen Rechenschaltung wie etwa einer Mikrosteuerung (Mikrocomputer) durchgeführt. Die Vektorsteuertechnik wird in den Anwendungsbereichen eingesetzt, in denen die Last an einen Motor erheblich variiert, z. B. bei Waschmaschinen, motorisierten Fahrrädern, Elektrorollern, elektrischen Servolenkungsvorrichtungen, Elektrofahrzeugen und industrieller Ausrüstung. Unterdessen werden andere Motorsteuertechniken wie etwa die Pulsweitenmodulation (PWM) für Motoren mit relativ geringer Leistungsabgabe verwendet.Electric motors (hereinafter referred to simply as "motors") such as brushless DC motors and AC synchronous motors are usually driven by three-phase currents. A complicated control technique such as vector control is required to accurately control the waveforms of the three-phase currents. Such a control technique requires complicated mathematical calculations and is therefore performed using a digital arithmetic circuit such as a microcontroller (microcomputer). The vector control technique is used in applications where the load on a motor varies significantly, e.g. In washing machines, motorized bicycles, electric scooters, electric power steering devices, electric vehicles and industrial equipment. Meanwhile, other engine control techniques such as pulse width modulation (PWM) are used for relatively low power engines.

Im Bereich der fahrzeugmontierten Vorrichtungen wird in einem Fahrzeug eine elektronische Fahrzeugsteuereinheit (ECU, Electronic Control Unit) verwendet. Die ECU umfasst eine Mikrosteuerung, eine Leistungsversorgung, eine Eingangs-/Ausgangsschaltung, einen A/D-Wandler, eine Lastantriebsschaltung und einen Nur-Lese-Speicher (ROM, Read-Only Memory), usw. Ein elektronisches Steuersystem ist unter Verwendung der ECU als eine Hauptkomponente aufgebaut. Beispielsweise verarbeitet die ECU ein Signal von einem Sensor, um einen Aktor wie etwa einen Motor zu steuern. Genauer gesagt steuert die ECU einen Inverter in einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, während dieselbe die Drehzahl oder das Drehmoment eines Motors überwacht. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung wandelt unter der Steuerung der ECU eine Antriebsleistung um, die dem Motor zuzuführen ist.In the field of vehicle-mounted devices, an electronic vehicle control unit (ECU) is used in a vehicle. The ECU includes a microcontroller, a power supply, an input / output circuit, an A / D converter, a load drive circuit, and a read-only memory (ROM), etc. An electronic control system is using the ECU as a main component. For example, the ECU processes a signal from a sensor to control an actuator, such as a motor. More specifically, the ECU controls an inverter in a power conversion apparatus while monitoring the speed or torque of an engine. The power conversion device converts, under the control of the ECU, a drive power to be supplied to the engine.

In den letzten Jahren wurde ein mechanisch und elektronisch integrierter Motor entwickelt, bei dem ein Motor, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine ECU gemeinsam integriert sind. Insbesondere in dem Bereich der fahrzeugmontierten Vorrichtungen muss eine hohe Qualität für die Sicherheit gewährleistet sein. Daher wird eine fehlertolerante Ausführung verwendet, um zu ermöglichen, dass das Motorsystem auch bei Ausfall eines Teils des Motorsystems einen sicheren Betrieb fortsetzt. Als Beispiel einer solchen fehlertoleranten Ausführung kann ein einzelner Motor mit zwei Leistungsumwandlungsvorrichtungen versehen sein. Als weiteres Beispiel kann die ECU zusätzlich zu eine Hauptmikrosteuerung mit einem Zweitmikrosteuerung versehen sein.In recent years, a mechanically and electronically integrated engine in which an engine, a power conversion device and an ECU are integrated together has been developed. Particularly in the field of vehicle-mounted devices, a high quality of safety must be ensured. Therefore, a fault-tolerant design is used to allow the engine system to continue safe operation even in the event of failure of a portion of the engine system. As an example of such a fault-tolerant design, a single motor may be provided with two power conversion devices. As another example, the ECU may be provided with a secondary microcontroller in addition to a main microcontroller.

Beispielsweise beschreibt das Patentdokument Nr. 1 eine Leistungsumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln von Leistung, die einem Dreiphasenmotor zuzuführen ist, wobei die Vorrichtung eine Steuereinheit und zwei Inverter umfasst. Die zwei Inverter sind jeweils mit einer Leistungsversorgung und einer Masse (im Folgenden als „GND“ bezeichnet) gekoppelt. Einer der zwei Inverter ist mit einem Ende jeder der Dreiphasenwicklungen des Motors gekoppelt und der andere Inverter ist mit dem anderen Ende jeder der Dreiphasenwicklungen gekoppelt. Jeder Inverter umfasst eine Brückenschaltung, die drei Schenkel umfasst, von denen jeder ein hochseitiges Umschaltelement und ein tiefseitiges Umschaltelement umfasst. Die Steuereinheit schaltet beim Detektieren eines Ausfalls in einem Umschaltelement in den zwei Invertern die Steuerung des Motors von einer Steuerung unter normalen Bedingungen zu einer Steuerung unter anomalen Bedingungen um. Wie hierin verwendet, beschreibt der Ausdruck „anomale Bedingungen“ hauptsächlich, dass ein Umschaltelement ausgefallen ist. Der Ausdruck „Steuerung unter normalen Bedingungen“ beschreibt eine Steuerung, die ausgeführt wird, wenn alle Umschaltelemente normal in Betrieb sind. Der Ausdruck „Steuerung unter anomalen Bedingungen“ beschreibt eine Steuerung, die bei einem Ausfall in einem Umschaltelement ausgeführt wird.For example, Patent Document No. 1 describes a power conversion apparatus for converting power to be supplied to a three-phase motor, the apparatus comprising a control unit and two inverters. The two inverters are each coupled to a power supply and a ground (hereinafter referred to as "GND"). One of the two inverters is coupled to one end of each of the three-phase windings of the motor and the other inverter is coupled to the other end of each of the three-phase windings. Each inverter includes a bridge circuit comprising three legs, each of which includes a high side switching element and a low side switching element. The control unit, upon detecting a failure in a switching element in the two inverters, switches the control of the motor from a control under normal conditions to a control under abnormal conditions. As used herein, the term "abnormal conditions" mainly describes that a switching element has failed. The term "control under normal conditions" describes a control that is executed when all the switching elements are normally in operation. The term "control under abnormal conditions" describes a control that is executed in the event of a failure in a switching element.

Bei der Steuerung unter anomalen Bedingungen wird ein Nullpunkt für die Wicklungen durch Ein- und Ausschalten von Umschaltelementen gemäß einer vorbestimmten Regel in einem der zwei Inverter gebildet, der das ausgefallene Umschaltelement umfasst (im Folgenden als „ausgefallener Inverter“ bezeichnet). Gemäß der Regel werden beispielsweise bei einem Leerlaufausfall, bei dem ein hochseitiges Umschaltelement immer ausgeschaltet ist, in der Brückenschaltung des ausgefallenen Inverters die drei hochseitigen Umschaltelemente außer dem ausgefallenen Umschaltelement ausgeschaltet und die drei tiefseitigen Umschaltelemente werden eingeschaltet. In diesem Fall wird der Nullpunkt auf der tiefen Seite gebildet. In dem Fall eines Kurzschlussausfalls, bei dem ein hochseitiges Umschaltelement immer eingeschaltet ist, werden in der Brückenschaltung des ausgefallenen Inverters die drei hochseitigen Umschaltelemente außer dem ausgefallenen Umschaltelement eingeschaltet und die drei tiefseitigen Umschaltelemente werden ausgeschaltet. In diesem Fall wird der Nullpunkt auf der hohen Seite gebildet. In der Leistungsumwandlungsvorrichtung aus Patentdokument Nr. 1 wird der Nullpunkt für die Dreiphasenwicklungen in einem ausgefallenen Inverter unter anomalen Bedingungen gebildet. Selbst in dem Fall eines Ausfalls in einem Umschaltelement kann der Motor weiterhin unter Verwendung eines der Inverter, der normal in Betrieb ist, angetrieben werden.In the control under abnormal conditions, a zero point for the windings is formed by turning on and off switching elements according to a predetermined rule in one of the two inverters including the failed switching element (hereinafter referred to as "failed inverter"). According to the rule, for example, in an idle failure, in which a high-side switching element is always off, in the bridge circuit of the failed inverter, the three high-side switching elements except the failed switching element off and the three low-side Switching elements are switched on. In this case, the zero point is formed on the deep side. In the case of a short-circuit failure in which a high-side switching element is always turned on, in the bridge circuit of the failed inverter, the three high-side switching elements except for the failed switching element are turned on and the three low-side switching elements are turned off. In this case, the zero point is formed on the high side. In the power conversion device of Patent Document No. 1, the zero point for the three-phase windings in a failed inverter is formed under abnormal conditions. Even in the case of a failure in a switching element, the motor can be further driven by using one of the inverters which is normally in operation.

Liste der genannten DokumenteList of mentioned documents

PatentdokumentPatent document

Patentdokument Nr. 1: Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2014-192950 Patent Document No. 1: Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2014-192950

Kurzdarstellung der ErfindungBrief description of the invention

Technische ProblemstellungTechnical problem

Beim obengenannten Stand der Technik besteht ein Bedarf nach weiteren Verbesserungen der Stromsteuerung unter normalen und anomalen Bedingungen.In the above-mentioned prior art, there is a need for further improvements in current control under normal and abnormal conditions.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung stellt eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereit, die sowohl unter normalen als auch unter anomalen Bedingungen eine geeignete Stromsteuerung ausführen kann.An embodiment of the present disclosure provides a power conversion device that can perform appropriate current control under both normal and abnormal conditions.

Lösung der ProblemstellungSolution to the problem

Eine beispielhafte Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung zum Umwandeln von Leistung, die einem Elektromotor mit n Phasenwicklungen (n = eine Ganzzahl von drei oder mehr) zuzuführen ist, umfasst einen ersten Inverter, mit dem ein Ende jeder Phasenwicklung des Elektromotors gekoppelt ist, einen zweiten Inverter, mit dem das andere Ende jeder Phasenwicklung gekoppelt ist, eine Steuerschaltung, die eine n-Phasenleitungssteuerung an dem ersten und dem zweiten Inverter ausführt, und eine Detektionsschaltung, die einen Ausfall in einer Mehrzahl von Umschaltelementen detektiert, die in dem ersten und dem zweiten Inverter enthalten sind. Wenn die Detektionsschaltung einen Ausfall in einem der Mehrzahl von Umschaltelementen detektiert hat, wechselt die Steuerschaltung die Steuerung des ersten und des zweiten Inverters von der n-Phasenleitungssteuerung zu einer m-Phasenleitungssteuerung, die m Phasen der n Phasen verwendet, die sich von der Phase einer Wicklung unterscheiden, die mit dem ausgefallenen Umschaltelement gekoppelt ist (m ist eine Ganzzahl, die nicht kleiner als zwei ist und kleiner als n ist).An exemplary power conversion apparatus according to the present disclosure for converting power to be supplied to an electric motor having n phase windings (n = an integer of three or more) includes a first inverter to which one end of each phase winding of the electric motor is coupled, a second inverter to which the other end of each phase winding is coupled, a control circuit that performs an n-phase line control on the first and second inverters, and a detection circuit that detects a failure in a plurality of switching elements included in the first and second inverters are included. When the detection circuit has detected a failure in one of the plurality of switching elements, the control circuit switches the control of the first and second inverters from the n-phase line control to an m-phase line control using m phases of the n phases other than the phase of one Distinguish winding that is coupled to the failed switching element (m is an integer that is not less than two and less than n).

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Steuerung des ersten und des zweiten Inverters von der n-Phasenleitungssteuerung zu einer m-Phasenleitungssteuerung (m ist eine Ganzzahl, die nicht kleiner als zwei ist und kleiner als n ist) gewechselt, wenn ein Ausfall in einem der Umschaltelemente detektiert worden ist. Folglich kann eine geeignete Stromsteuerung sowohl unter normalen als auch anomalen Bedingungen ausgeführt werden.According to the embodiment of the present invention, the control of the first and second inverters from the n-phase line control to an m-phase line control (m is an integer not smaller than two and smaller than n) is changed when a failure in one the switching elements has been detected. Consequently, suitable current control can be carried out under both normal and abnormal conditions.

Figurenlistelist of figures

  • 1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel zeigt. 1 FIG. 10 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a power conversion device according to an illustrative embodiment. FIG.
  • 2 ist ein Diagramm, das eine H-Brücke zeigt, die in einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel enthalten ist. 2 FIG. 10 is a diagram showing an H-bridge included in a power conversion apparatus according to an illustrative embodiment. FIG.
  • 3 ist ein Diagramm, das eine H-Brücke zeigt, die in einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel enthalten ist. 3 FIG. 10 is a diagram showing an H-bridge included in a power conversion apparatus according to an illustrative embodiment. FIG.
  • 4 ist ein Diagramm, das eine H-Brücke zeigt, die in einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel enthalten ist. 4 FIG. 10 is a diagram showing an H-bridge included in a power conversion apparatus according to an illustrative embodiment. FIG.
  • 5 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine andere Schaltungskonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel zeigt. 5 FIG. 10 is a circuit diagram showing another circuit configuration of a power conversion device according to an illustrative embodiment. FIG.
  • 6 ist ein Schaltungsdiagramm, das noch eine andere Schaltungskonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel zeigt. 6 FIG. 10 is a circuit diagram showing still another circuit configuration of a power conversion device according to an illustrative embodiment. FIG.
  • 7 ist ein Blockdiagramm, das eine Blockkonfiguration einer Motorantriebseinheit zeigt, die eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel enthält. 7 FIG. 10 is a block diagram showing a block configuration of a motor drive unit including a power conversion apparatus according to an illustrative embodiment. FIG.
  • 8 ist ein Diagramm, das Stromwellenformen (Sinuswellen) zeigt, die dadurch erhalten werden, dass Werte von Strömen grafisch dargestellt werden, die durch eine U-Phase-, eine V-Phase- und eine W-Phase-Wicklung eines Motors fließen, wenn eine Leistungsumwandlungsvorrichtung durch eine Dreiphasenleitungssteuerung unter normalen Bedingungen gesteuert wird. 8th FIG. 12 is a diagram showing current waveforms (sine waves) obtained by graphically representing values of currents flowing through U-phase, V-phase, and W-phase windings of an engine, if any. FIG Power conversion device is controlled by a three-phase line control under normal conditions.
  • 9 ist ein schematisches Diagramm, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel unter anomalen Bedingungen zeigt. 9 FIG. 12 is a schematic diagram showing a power conversion device according to an illustrative embodiment under abnormal conditions. FIG.
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel zeigt. 10 FIG. 10 is a flowchart showing an operation of a power conversion apparatus according to an illustrative embodiment. FIG.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel zeigt. 11 FIG. 10 is a flowchart showing an operation of a power conversion apparatus according to an illustrative embodiment. FIG.
  • 12 ist ein Diagramm, das Stromwellenformen zeigt, die dadurch erhalten werden, dass Werte von Strömen grafisch dargestellt werden, die während einer Steuerung unter anomalen Bedingungen gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel durch eine U-Phase-, eine V-Phase- und eine W-Phase-Wicklung eines Motors fließen. 12 FIG. 12 is a graph showing current waveforms plotted by graphically plotting values of currents produced during U-phase, V-phase and W-phase control under abnormal conditions, according to an illustrative embodiment. FIG. Winding of an engine flow.
  • 13 ist ein schematisches Diagramm, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel unter anomalen Bedingungen zeigt. 13 FIG. 12 is a schematic diagram showing a power conversion device according to an illustrative embodiment under abnormal conditions. FIG.
  • 14 ist ein Diagramm, das Stromwellenformen zeigt, die dadurch erhalten werden, dass Werte von Strömen grafisch dargestellt werden, die während einer Steuerung unter anomalen Bedingungen gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel durch eine U-Phase-, eine V-Phase- und eine W-Phase-Wicklung eines Motors fließen. 14 FIG. 12 is a graph showing current waveforms plotted by graphically plotting values of currents produced during U-phase, V-phase and W-phase control under abnormal conditions, according to an illustrative embodiment. FIG. Winding of an engine flow.
  • 15 ist ein schematisches Diagramm, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel unter anomalen Bedingungen zeigt. 15 FIG. 12 is a schematic diagram showing a power conversion device according to an illustrative embodiment under abnormal conditions. FIG.
  • 16 ist ein Diagramm, das Stromwellenformen zeigt, die dadurch erhalten werden, dass Werte von Strömen grafisch dargestellt werden, die während einer Steuerung unter anomalen Bedingungen gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel durch eine U-Phase-, eine V-Phase- und eine W-Phase-Wicklung eines Motors fließen. 16 FIG. 12 is a graph showing current waveforms plotted by graphically plotting values of currents produced during U-phase, V-phase and W-phase control under abnormal conditions, according to an illustrative embodiment. FIG. Winding of an engine flow.
  • 17 ist ein Schaltungsdiagramm, das noch eine andere Schaltungskonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel zeigt. 17 FIG. 10 is a circuit diagram showing still another circuit configuration of a power conversion device according to an illustrative embodiment. FIG.
  • 18 ist ein Diagramm, das eine H-Brücke zeigt, die in einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel enthalten ist. 18 FIG. 10 is a diagram showing an H-bridge included in a power conversion apparatus according to an illustrative embodiment. FIG.
  • 19 ist ein Diagramm, das eine H-Brücke zeigt, die in einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel enthalten ist. 19 FIG. 10 is a diagram showing an H-bridge included in a power conversion apparatus according to an illustrative embodiment. FIG.
  • 20 ist ein schematisches Diagramm, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel unter anomalen Bedingungen zeigt. 20 FIG. 12 is a schematic diagram showing a power conversion device according to an illustrative embodiment under abnormal conditions. FIG.
  • 21 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel zeigt. 21 FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus according to an illustrative embodiment. FIG.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Bevor Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, werden die vorliegenden Erkenntnisse des Erfinders beschrieben, die die Basis der vorliegenden Offenbarung darstellen.Before describing embodiments of the present invention, the present inventions of the inventor that constitute the basis of the present disclosure will be described.

Bei der Leistungsumwandlungsvorrichtung aus Patentdokument Nr. 1 sind die zwei Inverter jeweils immer mit der Leistungsversorgung und der GND verbunden. Diese Konfiguration ermöglicht es nicht, dass die Leistungsversorgung und der ausgefallene Inverter voneinander getrennt werden. Der vorliegende Erfinder ist auf das Problem gestoßen, dass sogar dann, wenn unter anomalen Bedingungen ein Nullpunkt in einem ausgefallenen Inverter gebildet wird, ein Strom von der Leistungsversorgung in den ausgefallenen Inverter fließt. Als Folge tritt in dem ausgefallenen Inverter ein Leistungsverlust auf.In the power conversion device of Patent Document No. 1, the two inverters are always connected to the power supply and the GND, respectively. This configuration does not allow the power supply and the failed inverter to be disconnected. The present inventor has encountered the problem that even if under abnormal conditions, a zero point in a failed inverter is formed, a current flows from the power supply to the failed inverter. As a result, a power loss occurs in the failed inverter.

Wie bei der Leistungsversorgung kann ein ausgefallener Inverter nicht von der GND getrennt werden. Der vorliegende Erfinder ist auf das Problem gestoßen, dass sogar dann, wenn unter anomalen Bedingungen ein Nullpunkt in einem ausgefallenen Inverter gebildet wird, ein Strom, der jeder Phasenwicklung durch einen normal arbeitenden Inverter zugeführt wird, nicht zu dem Quellinverter zurückkehrt und durch den ausgefallenen Inverter zu der GND fließt. Mit anderen Worten, kann eine geschlossene Schleife eines Antriebsstromes nicht gebildet werden und daher ist es schwierig, eine geeignete Stromsteuerung auszuführen.As with the power supply, a failed inverter can not be disconnected from the GND. The present inventor has encountered the problem that even if a zero point is formed in a failed inverter under abnormal conditions, a current supplied to each phase winding by a normally operating inverter does not return to the source inverter and the failed inverter flows to the GND. In other words, a closed loop of a drive current can not be formed, and therefore it is difficult to carry out a suitable current control.

Unterdessen besteht ein Bedarf für eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die eine geeignete Stromsteuerung sowohl unter normalen als auch anomalen Bedingungen ausführen kann.Meanwhile, there is a need for a power conversion device that can perform appropriate current control under both normal and abnormal conditions.

Ausführungsbeispiele einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, einer Motorantriebseinheit und einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Um unnötige Undeutlichkeiten der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden, werden zum Beispiel bekannte Merkmale nicht beschrieben oder im Wesentlichen gleiche Elemente nicht wiederholend beschrieben. Dies dient auch der Vereinfachung des Verständnisses der vorliegenden Offenbarung.Embodiments of a power conversion apparatus, a motor drive unit, and an electric power steering apparatus according to the present disclosure will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. For example, to avoid unnecessary ambiguity in the present disclosure, known features are not described or substantially similar elements are not repetitively described. This also serves to simplify the understanding of the present disclosure.

Zuerst wird beispielsweise ein Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Verwendung einer Leistungsumwandlungsvorrichtung beschreiben, die Leistung umwandelt, die einem Dreiphasenmotor mit drei Phasenwicklungen (U-Phase, V-Phase und W-Phase) zuzuführen ist. Wie weiter unten beschrieben ist, umfasst die vorliegende Offenbarung eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die Leistung umwandelt, die einem n-Phasenmotor mit n-Phasenwicklungen (n ist eine Ganzzahl von drei oder mehr) zuzuführen ist, zum Beispiel einem Vierphasenmotor oder einem Fünfphasenmotor.First, for example, an embodiment of the present disclosure will be described using a power conversion apparatus that converts power to be supplied to a three-phase motor having three phase windings (U-phase, V-phase, and W-phase). As described below, the present disclosure includes a power conversion device that converts power to be supplied to an n-phase motor having n-phase windings (n is an integer of three or more), for example, a four-phase motor or a five-phase motor.

Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment

1 zeigt auf schematische Weise eine Schaltungskonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. 1 schematically shows a circuit configuration of a power conversion device 100 according to this embodiment.

Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 umfasst einen ersten Inverter 110 und einen zweiten Inverter 140. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 umfasst außerdem eine Steuerschaltung 300, die in 7 gezeigt ist. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 kann Leistung umwandeln, die unterschiedlichen Motoren zuzuführen ist. Ein Motor 200 ist beispielsweise ein Dreiphasenwechselstrommotor. Der Motor 200 umfasst eine U-Phase-Wicklung M1, eine V-Phase-Wicklung M2 und eine W-Phase-Wicklung M3 und ist mit dem ersten Inverter 110 und dem zweiten Inverter 140 gekoppelt. Im Einzelnen ist der erste Inverter 110 mit einem Ende jeder Phasenwicklung des Motors 200 gekoppelt und der zweite Inverter 140 ist mit dem anderen Ende jeder Phasenwicklung gekoppelt. Wie hierin verwendet, beschreiben die Ausdrücke „koppeln“ und „verbinden“ in Bezug auf Teile (Komponenten) hauptsächlich eine elektrische Kopplung und Verbindung zwischen den Teilen.The power conversion device 100 includes a first inverter 110 and a second inverter 140 , The power conversion device 100 also includes a control circuit 300 , in the 7 is shown. The power conversion device 100 can convert power that is to disperse to different engines. An engine 200 is, for example, a three-phase AC motor. The motor 200 includes a U-phase winding M1 , a V-phase winding M2 and a W-phase winding M3 and is with the first inverter 110 and the second inverter 140 coupled. In detail, the first inverter 110 with one end of each phase winding of the motor 200 coupled and the second inverter 140 is coupled to the other end of each phase winding. As used herein, the terms "couple" and "connect" with respect to parts (components) primarily describe electrical coupling and interconnection between the parts.

Der erste Inverter 110 weist Anschlüsse U_L, V_L und W_L auf, die den jeweiligen Phasen entsprechen, und der zweite Inverter 140 weist Anschlüsse U_R, V_R und W_R auf, die den jeweiligen Phasen entsprechen. Der Anschluss U_L des ersten Inverters 110 ist mit einem Ende der U-Phase-Wicklung M1 gekoppelt, der Anschluss V_L ist mit einem Ende der V-Phase-Wicklung M2 gekoppelt und der Anschluss W_L ist mit einem Ende der W-Phase-Wicklung M3 gekoppelt. Wie bei dem ersten Inverter 110 ist der Anschluss U_R des zweiten Inverters 140 mit dem anderen Ende der U-Phase-Wicklung M1 gekoppelt, der Anschluss V_R ist mit dem anderen Ende der V-Phase-Wicklung M2 gekoppelt und der Anschluss W_R ist mit dem anderen Ende der W-Phase-Wicklung M3 gekoppelt. Eine derartige Kopplung unterscheidet sich von der so genannten Stern- oder Delta-Kopplung.The first inverter 110 has terminals U_L, V_L and W_L corresponding to the respective phases, and the second inverter 140 has ports U_R, V_R and W_R corresponding to the respective phases. The connection U_L of the first inverter 110 is with one end of the U-phase winding M1 coupled, terminal V_L is connected to one end of the V-phase winding M2 coupled and the terminal W_L is connected to one end of the W-phase winding M3 coupled. As with the first inverter 110 is the U_R port of the second inverter 140 with the other end of the U-phase winding M1 coupled, terminal V_R is at the other end of the V-phase winding M2 coupled and the terminal W_R is connected to the other end of the W-phase winding M3 coupled. Such a coupling differs from the so-called star or delta coupling.

Der erste Inverter 110 kann hier auch als „Brückenschaltung L“ bezeichnet werden. Der zweite Inverter 140 kann hier auch als „Brückenschaltung R“ bezeichnet werden. Der erste Inverter 110 und der zweite Inverter 140 umfassen jeweils drei Schenkel, die jeweils ein tiefseitiges Umschaltelement und ein hochseitiges Umschaltelement umfassen. Die Umschaltelemente, die in diesen Schenkeln des ersten Inverters 110 und des zweiten Inverters 140 enthalten sind, und die Wicklungen des Elektromotors 200 bilden eine Mehrzahl von H-Brücken.The first inverter 110 may also be referred to herein as "bridge circuit L". The second inverter 140 may also be referred to herein as a "bridge circuit R". The first inverter 110 and the second inverter 140 each comprise three legs, each comprising a deep-side switching element and a high-side switching element. The switching elements in these legs of the first inverter 110 and the second inverter 140 are included, and the windings of the electric motor 200 form a plurality of H-bridges.

Der erste Inverter 110 umfasst eine Brückenschaltung, die drei Schenkel enthält. Umschaltelemente 111L, 112L und 113L, die in 1 gezeigt sind, sind tiefseitige Umschaltelemente, und Umschaltelemente 111H, 112H und 113H, die in 1 gezeigt sind, sind hochseitige Umschaltelemente. Die Umschaltelemente können beispielsweise ein Feldeffekttransistor (normalerweise ein MOSFET) oder ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT, Insulated-Gate Bipolar Transistor) sein. Hierin wird beispielsweise angenommen, dass die Umschaltelemente der Inverter ein FET sind und in der folgenden Beschreibung werden die Umschaltelemente auch durch FET bezeichnet. Beispielsweise wird das Umschaltelement 111L durch den FET 111L bezeichnet. The first inverter 110 includes a bridge circuit containing three legs. switching elements 111L . 112L and 113L , in the 1 are shown are deep-side switching elements, and switching elements 111H . 112H and 113H , in the 1 are shown are high-side switching elements. The switching elements may be, for example, a field effect transistor (normally a MOSFET) or an insulated gate bipolar transistor (IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor). Herein, for example, it is assumed that the switching elements of the inverters are an FET, and in the following description, the switching elements are also denoted by FET. For example, the switching element becomes 111L through the FET 111L designated.

Der erste Inverter 110 umfasst drei Nebenschlusswiderstände 111R, 112R und 113R als einen Stromsensor zum Detektieren von Strömen, die durch die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen (siehe 7) fließen. Der Stromsensor 170 umfasst eine Stromdetektionsschaltung (nicht gezeigt) zum Detektieren eines Stromes, der durch jeden Nebenschlusswiderstand fließt. Beispielsweise sind die Nebenschlusswiderstände 111R, 112R und 113R jeweils zwischen das entsprechende der drei tiefseitigen Umschaltelemente, die in den drei Schenkel des ersten Inverters 110 enthalten sind, und die Masse gekoppelt. Im Einzelnen ist der Nebenschlusswiderstand 111R zwischen den FET 111L und die GND gekoppelt, der Nebenschlusswiderstand 112R ist zwischen den FET 112L und die GND gekoppelt, und der Nebenschlusswiderstand 113R ist zwischen den FET 113L und die GND gekoppelt. Die Nebenschlusswiderstände weisen einen Widerstandswert von beispielsweise rund 0.5-1.0 mΩ auf.The first inverter 110 includes three shunt resistors 111R . 112R and 113R as a current sensor for detecting currents passing through the U-phase, V-phase and W-phase windings (see 7 ) flow. The current sensor 170 includes a current detection circuit (not shown) for detecting a current flowing through each shunt resistor. For example, the shunt resistors 111R . 112R and 113R each between the corresponding one of the three low-side switching elements, in the three legs of the first inverter 110 are included, and the mass is coupled. Specifically, the shunt resistor 111R between the FET 111L and the GND coupled, the shunt resistor 112R is between the FET 112L and the GND coupled, and the shunt resistor 113R is between the FET 113L and the GND coupled. The shunt resistors have a resistance of, for example, around 0.5-1.0 mΩ.

Wie bei dem ersten Inverter 110 umfasst der zweite Inverter 140 eine Brückenschaltung, die drei Schenkel enthält. FET 141L, 142L und 143L, die in 1 gezeigt sind, sind ein tiefseitiges Umschaltelement und FET 141H, 142H und 143H, die in 1 gezeigt sind, sind ein hochseitiges Umschaltelement. Der zweite Inverter 140 umfasst auch drei Nebenschlusswiderstände 141R, 142R und 143R. Diese Nebenschlusswiderstände sind zwischen die drei tiefseitigen Umschaltelementen, die in den drei Schenkeln enthalten sind, und die Masse gekoppelt. Die in dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 enthaltenen FET können beispielsweise durch eine Mikrosteuerung oder einen dedizierten Treiber gesteuert werden.As with the first inverter 110 includes the second inverter 140 a bridge circuit containing three legs. FET 141L . 142L and 143L , in the 1 are shown are a deep-side switching element and FET 141H . 142H and 143H , in the 1 are shown are a high-side switching element. The second inverter 140 also includes three shunt resistors 141R . 142R and 143R , These shunt resistors are coupled between the three low-side switching elements contained in the three legs and the ground. The in the first and the second inverter 110 and 140 For example, FETs may be controlled by a microcontroller or a dedicated driver, for example.

2, 3 und 4 zeigen drei H-Brücken 131, 132 und 133, die in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 enthalten sind. 2 . 3 and 4 show three H-bridges 131 . 132 and 133 used in the power conversion device 100 are included.

Der erste Inverter 110 weist Schenkel 121, 123 und 125 auf. Der Schenkel 121 weist einen FET 111H und einen FET 111L auf. Der Schenkel 123 weist einen FET 112H und einen FET 112L auf. Der Schenkel 125 weist einen FET 113H und einen FET 113L auf.The first inverter 110 has thighs 121 . 123 and 125 on. The thigh 121 has a FET 111H and a FET 111L on. The thigh 123 has a FET 112H and a FET 112L on. The thigh 125 has a FET 113H and a FET 113L on.

Der zweite Inverter 140 weist Schenkel 122, 124 und 126 auf. Der Schenkel 122 weist einen FET 141H und einen FET 141L auf. Der Schenkel 124 weist einen FET 142H und einen FET 142L auf. Der Schenkel 126 weist einen FET 143H und einen FET 143L auf.The second inverter 140 has thighs 122 . 124 and 126 on. The thigh 122 has a FET 141H and a FET 141L on. The thigh 124 has a FET 142H and a FET 142L on. The thigh 126 has a FET 143H and a FET 143L on.

Die H-Brücke 131 aus 2 umfasst den Schenkel 121, die Wicklung M1 und den Schenkel 122. Die H-Brücke 132 aus 3 umfasst den Schenkel 123, die Wicklung M2 und den Schenkel 124. Die H-Brücke 133 aus 4 umfasst den Schenkel 125, die Wicklung M3 und den Schenkel 126.The H bridge 131 out 2 includes the thigh 121 , the winding M1 and the thigh 122 , The H bridge 132 out 3 includes the thigh 123 , the winding M2 and the thigh 124 , The H bridge 133 out 4 includes the thigh 125 , the winding M3 and the thigh 126 ,

Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 ist zwischen die Leistungsversorgung 101 und die GND gekoppelt. Im Einzelnen sind der erste und der zweite Inverter 110 und 140 jeweils zwischen die Leistungsversorgung 101 und die GND gekoppelt. Dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 wird Leistung aus der Leistungsversorgung 101 zugeführt.The power conversion device 100 is between the power supply 101 and the GND coupled. Specifically, the first and second inverters 110 and 140 each between the power supply 101 and the GND coupled. The first and the second inverter 110 and 140 gets power from the power supply 101 fed.

Die Leistungsversorgung 101 erzeugt eine vorbestimmte Leistungsversorgungsspannung. Die Leistungsversorgung 101 kann beispielsweise eine Gleichstromleistungsversorgung sein. Es ist zu beachten, dass die Leistungsversorgung 101 ein WS-GS-Wandler oder ein GS-GS-Wandler oder alternativ dazu eine Batterie (elektrische Batterie) sein kann. Die Leistungsversorgung 101 kann eine einzelne Leistungsversorgung sein, die von dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 geteilt wird. Alternativ dazu kann die Leistungsversorgung 101 eine erste Leistungsversorgung für den ersten Inverter 110 und eine zweite Leistungsversorgung für den zweiten Inverter 140 bereitgestellt sein.The power supply 101 generates a predetermined power supply voltage. The power supply 101 may be, for example, a DC power supply. It should be noted that the power supply 101 a WS-GS converter or a GS-GS converter or alternatively a battery (electric battery) may be. The power supply 101 may be a single power supply provided by the first and second inverters 110 and 140 is shared. Alternatively, the power supply 101 a first power supply for the first inverter 110 and a second power supply for the second inverter 140 be provided.

Zwischen der Leistungsversorgung 101 und der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 ist eine Spule 102 bereitgestellt. Die Spule 102 fungiert als Rauschfilter, um eine Glättung durchzuführen, so dass Hochfrequenzrauschen, das in der jedem Inverter zugeführten Spannungswellenform enthalten ist, oder Hochfrequenzrauschen, das in jedem Inverter auftritt, nicht zu der Leistungsversorgung 101 fließt. Ein Kondensator oder mehrere Kondensatoren 103 ist/sind mit Leistungsversorgungsanschlüssen der Inverter gekoppelt. Der Kondensator 103 ist ein sogenannter Bypass-Kondensator und verhindert oder reduziert eine Spannungswelligkeit. Der Kondensator 103 ist beispielsweise ein Elektrolytkondensator. Die Kapazitäten und die Anzahl von Kondensatoren 103, die verwendet werden, werden je nach Eignung bestimmt, wobei Struktur und Spezifikationen, usw. berücksichtigt werden.Between the power supply 101 and the power conversion device 100 is a coil 102 provided. The sink 102 functions as a noise filter to perform smoothing so that high-frequency noise contained in the voltage waveform supplied to each inverter or high-frequency noise occurring in each inverter does not come to the power supply 101 flows. A capacitor or more capacitors 103 is / are coupled to power supply terminals of the inverters. The capacitor 103 is a so-called bypass capacitor and prevents or reduces a voltage ripple. The capacitor 103 is for example an electrolytic capacitor. The capacities and the number of capacitors 103 which are used are determined as appropriate, taking into account structure and specifications, etc.

In der Beispielkonfiguration aus 1 ist ein Nebenschlusswiderstand in jedem Schenkel jedes Inverters bereitgestellt. Es ist zu beachten, dass der erste und der zweite Inverter 110 und 140 sechs oder weniger Nebenschlusswiderstände umfassen können. Die sechs oder weniger Nebenschlusswiderstände können zwischen die sechs oder weniger tiefseitigen Umschaltelementen der sechs Schenkel des ersten und des zweiten Inverters 110 und 140 und die GND gekoppelt sein. In dem Fall, in dem diese Konfiguration auf einen n-Phasenmotor erweitert wird, können der erste und der zweite Inverter 110 und 140 2n oder weniger Nebenschlusswiderstände umfassen. Die 2n oder weniger Nebenschlusswiderstände können zwischen die 2n oder weniger tiefseitigen Umschaltelementen der 2n Schenkel des ersten und des zweiten Inverters 110 und 140 und die GND gekoppelt sein.In the example configuration 1 a shunt resistor is provided in each leg of each inverter. It should be noted that the first and the second inverter 110 and 140 may include six or fewer shunt resistors. The six or fewer shunt resistors may be between the six or less deep-side switching elements of the six legs of the first and second inverters 110 and 140 and the GND be paired. In the case where this configuration is extended to an n-phase motor, the first and second inverters 110 and 140 2n or less shunt resistors. The 2n or less shunt resistors can be between the 2n or less deep-side switching elements of 2n Legs of the first and second inverters 110 and 140 and the GND be paired.

5 zeigt auf schematische Weise eine andere Schaltungskonfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 dieses Ausführungsbeispiels. Drei Nebenschlusswiderstände können zwischen den Schenkeln eines des ersten und des zweiten Inverters 110 und 140 und den Wicklungen M1, M2 und M3 angeordnet sein. Wie in 5 gezeigt ist, können beispielsweise Nebenschlusswiderstände 111R, 112R und 113R jeweils zwischen dem ersten Inverter 110 und einem Ende der entsprechenden der Wicklungen M1, M2 und M3 angeordnet sein. Als andere beispielhafte Anordnung können die Nebenschlusswiderstände 111R und 112R jeweils zwischen dem ersten Inverter 110 und dem einen Ende der entsprechenden der Wicklungen M1 und M2 angeordnet sein und ein Nebenschlusswiderstand 143R kann zwischen dem zweiten Inverter 140 und dem anderen Ende der Wicklung M3 angeordnet sein. In einer solchen Konfiguration ist es ausreichend, drei Nebenschlusswiderstände für die U-, V- und W-Phase anzuordnen und zumindest zwei Nebenschlusswiderstände sind bereitgestellt. 5 schematically shows another circuit configuration of the power conversion device 100 this embodiment. Three shunt resistors may exist between the legs of one of the first and second inverters 110 and 140 and the windings M1 . M2 and M3 be arranged. As in 5 Shown, for example, shunt resistors 111R . 112R and 113R each between the first inverter 110 and one end of the corresponding one of the windings M1 . M2 and M3 be arranged. As another exemplary arrangement, the shunt resistors 111R and 112R each between the first inverter 110 and one end of the corresponding one of the windings M1 and M2 be arranged and a shunt resistor 143R can be between the second inverter 140 and the other end of the winding M3 be arranged. In such a configuration, it is sufficient to arrange three shunt resistances for the U, V, and W phases, and at least two shunt resistors are provided.

6 zeigt auf schematische Weise noch eine andere Schaltungskonfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 dieses Ausführungsbeispiels. Beispielsweise kann ein einzelner Nebenschlusswiderstand in jedem Inverter bereitgestellt sein und von den Phasenwicklungen geteilt werden. Ein einzelner Nebenschlusswiderstand 111R ist beispielsweise zwischen einen tiefseitigen Knoten N1 (Kopplungspunkt der Schenkel) des ersten Inverters 110 und die GND gekoppelt. Ein anderer einzelner Nebenschlusswiderstand 141R kann beispielsweise zwischen einen tiefseitigen Knoten N2 des zweiten Inverters 140 und die GND gekoppelt sein. Es ist zu beachten, dass, wie bei der tiefen Seite, ein einzelner Nebenschlusswiderstand 111R beispielsweise zwischen einen hochseitigen Knoten N3 des ersten Inverters 110 und die Leistungsversorgung 101 gekoppelt sein kann. Ein anderer einzelner Nebenschlusswiderstand 141R kann beispielsweise zwischen einen hochseitigen Knoten N4 des zweiten Inverters 140 und die Leistungsversorgung 101 gekoppelt sein. Die Anzahl der Nebenschlusswiderstände, die verwendet werden, und die Anordnung der Nebenschlusswiderstände werden somit je nach Eignung bestimmt, wobei Herstellungskosten, Struktur, Spezifikationen, usw. berücksichtigt werden. 6 schematically shows still another circuit configuration of the power conversion device 100 this embodiment. For example, a single shunt resistor may be provided in each inverter and shared by the phase windings. A single shunt resistor 111R is for example between a low-side node N1 (Coupling point of the legs) of the first inverter 110 and the GND coupled. Another single shunt resistor 141R for example, between a low-side node N2 of the second inverter 140 and the GND be paired. It should be noted that, as with the deep side, a single shunt resistor 111R for example, between a high-side node N3 of the first inverter 110 and the power supply 101 can be coupled. Another single shunt resistor 141R for example, between a high-side node N4 of the second inverter 140 and the power supply 101 be coupled. The number of shunt resistors used and the arrangement of the shunt resistors are thus determined as appropriate, taking into account manufacturing costs, structure, specifications, etc.

7 zeigt auf schematische Weise eine Blockkonfiguration einer Motorantriebseinheit 400 einschließlich der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst eine Steuerschaltung 300. Die Motorantriebseinheit 400 umfasst die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 und den Motor 200. 7 schematically shows a block configuration of a motor drive unit 400 including the power conversion device 100 , The power conversion device includes a control circuit 300 , The motor drive unit 400 includes the power conversion device 100 and the engine 200 ,

Die Steuerschaltung 300 umfasst beispielsweise eine Leistungsversorgungsschaltung 310, einen Winkelsensor 320, eine Eingangsschaltung 330, eine Mikrosteuerung 340, eine Antriebsschaltung 350 und einen ROM 360. Die Steuerschaltung 300 steuert den Betrieb der gesamten Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 dahingehend, den Motor 200 anzutreiben. Im Einzelnen steuert die Steuerschaltung 300 den Rotor derart, dass der Rotor eine gewünschte Position, eine gewünschte Drehzahl und einen gewünschten Strom, usw. annimmt, und kann eine Steuerung mit geschlossenem Regelkreis erzielen. Es ist zu beachten, dass die Steuerschaltung 300 anstelle des Winkelsensors einen Drehmomentsensor umfassen kann. In diesem Fall kann die Steuerschaltung 300 den Rotor derart steuern, dass der Rotor ein gewünschtes Motordrehmoment annimmt.The control circuit 300 includes, for example, a power supply circuit 310 , an angle sensor 320 , an input circuit 330 , a microcontroller 340 , a drive circuit 350 and a ROM 360 , The control circuit 300 controls the operation of the entire power conversion device 100 to that effect, the engine 200 drive. In detail, the control circuit controls 300 the rotor so that the rotor assumes a desired position, a desired speed and a desired current, etc., and can achieve a closed-loop control. It should be noted that the control circuit 300 instead of the angle sensor may include a torque sensor. In this case, the control circuit 300 controlling the rotor so that the rotor assumes a desired engine torque.

Die Leistungsversorgungsschaltung 310 erzeugt eine Gleichstromspannung (z. B. 3 V oder 5 V), die für die Schaltungsblöcke verwendet wird. Der Winkelsensor 320 ist beispielsweise ein Resolver oder ein Hall-IC. Der Winkelsensor 320 detektiert den Drehwinkel des Rotors des Motors 200 (im Folgenden als „Drehsignal“ bezeichnet) und gibt das Drehsignal an die Mikrosteuerung 340 aus. Die Eingangsschaltung 330 empfängt einen Motorstromwert (im Folgenden als „tatsächlicher Stromwert“ bezeichnet), der durch den Stromsensor 170 detektiert wird, und wandelt gegebenenfalls den Pegel des tatsächlichen Stromwertes in einen Eingangspegel der Mikrosteuerung 340 um und gibt den resultierenden tatsächlichen Stromwert an die Mikrosteuerung 340 aus.The power supply circuit 310 generates a DC voltage (eg 3 V or 5 V) that is used for the circuit blocks. The angle sensor 320 is for example a resolver or a Hall IC. The angle sensor 320 detects the angle of rotation of the rotor of the motor 200 (hereinafter referred to as "rotation signal") and outputs the rotation signal to the microcontroller 340 out. The input circuit 330 receives a motor current value (hereinafter referred to as "actual current value") provided by the current sensor 170 is detected, and optionally converts the level of the actual current value into an input level of the microcontroller 340 and gives the resulting actual current value to the microcontroller 340 out.

Die Mikrosteuerung 340 steuert den Umschaltvorgang (das Einschalten oder Ausschalten) jedes FET in dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100. Die Mikrosteuerung 340 berechnet einen gewünschten Stromwert auf der Basis des tatsächlichen Stromwertes und des Rotordrehsignals, usw., um ein PWM-Signal zu erzeugen, und gibt das PWM-Signal an die Antriebsschaltung 350 aus.The microcontroller 340 controls the switching (turning on or off) of each FET in the first and second inverters 110 and 140 the power conversion device 100 , The microcontroller 340 calculates a desired current value based on the actual current value and the rotor rotation signal, etc., to generate a PWM signal, and outputs the PWM signal to the drive circuit 350 out.

Die Antriebsschaltung 350 ist typischerweise ein Gate-Treiber. Die Antriebsschaltung 350 erzeugt auf der Basis des PWM-Signals Steuersignale (Gate-Steuersignale) zum Steuern der Umschaltvorgänge der jeweiligen FET in dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 und gibt die Steuersignale an die Gates der jeweiligen FET aus. Es ist zu beachten, dass die Mikrosteuerung 340 auch als die Antriebsschaltung 350 fungieren kann. In diesem Fall muss die Steuerschaltung 300 die Antriebsschaltung 350 nicht umfassen.The drive circuit 350 is typically a gate driver. The drive circuit 350 generates control signals (gate control signals) based on the PWM signal to control the switching operations of the respective FETs in the first and second inverters 110 and 140 and outputs the control signals to the gates of the respective FETs. It should be noted that the microcontroller 340 also as the drive circuit 350 can act. In this case, the control circuit 300 the drive circuit 350 do not include.

Der ROM 360 ist beispielsweise ein beschreibbarer Speicher, ein wiederbeschreibbarer Speicher oder ein Nur-Lese-Speicher. Der ROM 360 speichert ein Steuerprogramm, das Anweisungen umfasst, die bewirken, dass die Mikrosteuerung 340 die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 steuert. Beispielsweise wird das Steuerprogramm während des Startvorgangs temporär in einen RAM (nicht gezeigt) geladen.The ROM 360 is for example a writable memory, a rewritable memory or a read only memory. The ROM 360 stores a control program that includes instructions that cause the microcontroller 340 the power conversion device 100 controls. For example, during the boot process, the control program is temporarily loaded into a RAM (not shown).

Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 führt eine Steuerung unter normalen Bedingungen und eine Steuerung unter anomalen Bedingungen durch. Die Steuerschaltung 300 (hauptsächlich die Mikrosteuerung 340) kann die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 von der Steuerung unter normalen Bedingungen zu der Steuerung unter anomalen Bedingungen umschalten.The power conversion device 100 performs a control under normal conditions and a control under abnormal conditions. The control circuit 300 (mainly the microcontroller 340 ) may be the control of the power conversion device 100 from the controller under normal conditions to the controller under abnormal conditions.

Steuerung unter normalen BedingungenControl under normal conditions

Zuerst wird ein spezifisches Beispielverfahren zum Steuern der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 unter normalen Bedingungen beschrieben. Wie oben beschrieben ist, beschreibt der Ausdruck „normale Bedingungen“, dass keiner der FET in dem ersten und dem zweiten Inverter 110 und 140 ausgefallen ist.First, a specific example method for controlling the power conversion device will be described 100 described under normal conditions. As described above, the term "normal conditions" describes that none of the FETs in the first and second inverters 110 and 140 has failed.

Unter normalen Bedingungen führt die Steuerschaltung 300 eine Dreiphasenleitungssteuerung unter Verwendung des ersten und des zweiten Inverters 110 und 140 durch, um den Motor 200 anzutreiben. Im Einzelnen führt die Steuerschaltung 300 die Dreiphasenleitungsschaltung durch Ausführung einer Umschaltsteuerung an den FET des ersten Inverters 110 und den FET des zweiten Inverters 140 unter Verwendung entgegengesetzter Phasen aus (Phasendifferenz = 180°). In dem Fall einer H-Brücke, die die FET 111L, 111H, 141L und 141H umfasst, wird beispielsweise der FET 141L ausgeschaltet, wenn der FET 111L eingeschaltet wird, und der FET 141L wird eingeschaltet, wenn der FET 111L ausgeschaltet wird. Gleichermaßen wird der FET 141H ausgeschaltet, wenn der FET 111H eingeschaltet wird, und der FET 141H wird eingeschaltet, wenn der FET 111H ausgeschaltet wird. Ein Stromausgang aus der Leistungsversorgung 101 fließt durch ein hochseitiges Umschaltelement, eine Wicklung und ein tiefseitiges Umschaltelement zu der GND.Under normal conditions, the control circuit performs 300 a three-phase line control using the first and second inverters 110 and 140 through to the engine 200 drive. In detail, the control circuit performs 300 the three-phase line circuit by performing a switching control to the FET of the first inverter 110 and the FET of the second inverter 140 using opposite phases (phase difference = 180 °). In the case of an H-bridge, the FET 111L . 111H . 141L and 141H For example, the FET 141L turned off when the FET 111L is turned on, and the FET 141L is turned on when the FET 111L is turned off. Likewise, the FET 141H turned off when the FET 111H is turned on, and the FET 141H is turned on when the FET 111H is turned off. A current output from the power supply 101 flows through a high-side switching element, a winding and a deep-side switching element to the GND.

8 zeigt beispielhafte Stromwellenformen (Sinuswellen), die dadurch erhalten werden, dass Werte von Strömen grafisch dargestellt werden, die durch die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklung des Motors 200 fließen, wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 durch die Dreiphasenleitungssteuerung unter normalen Bedingungen gesteuert wird. Die horizontale Achse stellt Motorphasenwinkel (Grad) dar und die vertikale Achse stellt Stromwerte (A) dar. Bei der Stromwellenform aus 8 sind Stromwerte bei jedem Phasenwinkel von 30° grafisch dargestellt. Ipk stellt den größten Stromwert (Spitzenstromwert) jeder Phase dar. 8th shows exemplary current waveforms (sine waves) obtained by graphing values of currents through the motor's U-phase, V-phase, and W-phase windings 200 flow when the power conversion device 100 is controlled by the three-phase line control under normal conditions. The horizontal axis represents motor phase angle (degrees) and the vertical axis represents current values (A). For the current waveform, off 8th current values are shown graphically at each phase angle of 30 °. I pk represents the largest current value (peak current value) of each phase.

Tabelle 1 zeigt die Werte von Strömen, die bei jedem vorbestimmten Phasenwinkel der Sinuswellen aus 8 durch die Anschlüsse jedes Inverters fließen. Im Einzelnen zeigt Tabelle 1 die Werte von Strömen, die bei jedem Phasenwinkel von 30° durch die Anschlüsse U_L, V_L und W_L des ersten Inverters 110 (die Brückenschaltung L) fließen, und die Werte von Strömen, die bei jedem Phasenwinkel von 30° durch die Anschlüsse U_R, V_R und W_R des zweiten Inverters 140 (die Brückenschaltung R) fließen. Hier ist eine positive Stromrichtung in Bezug auf die Brückenschaltung L als eine Richtung definiert, in der ein Strom von einem Anschluss der Brückenschaltung L zu einem Anschluss der Brückenschaltung R fließt. Diese Definition gilt für in 8 gezeigte Stromrichtungen. Eine positive Stromrichtung in Bezug auf die Brückenschaltung R ist als eine Richtung definiert, in der ein Strom von einem Anschluss der Brückenschaltung R zu einem Anschluss der Brückenschaltung L fließt. Daher besteht zwischen dem Strom in der Brückenschaltung L und dem Strom in der Brückenschaltung R eine Phasendifferenz von 180°. In Tabelle 1 ist die Größe eines Stromwertes I1 gleich [(3)1/2/2] * Ipk und die Größe eins Stromwertes I2 ist gleich Ipk/2.

Figure DE112017001144T5_0001
Table 1 shows the values of currents flowing at every predetermined phase angle of the sine waves 8th through the connections of each inverter. In detail, Table 1 shows the values of currents flowing at each phase angle of 30 ° through the terminals U_L, V_L and W_L of the first inverter 110 (the bridge circuit L ), and the values of currents flowing at each phase angle of 30 ° through the terminals U_R, V_R and W_R of the second inverter 140 (the bridge circuit R ) flow. Here is a positive current direction with respect to the bridge circuit L is defined as a direction in which a current flows from one terminal of the bridge circuit L to a terminal of the bridge circuit R flows. This definition applies to 8th shown current directions. A positive current direction with respect to the bridge circuit R is defined as a direction in which a current flows from one terminal of the bridge circuit R to a connection the bridge circuit L flows. Therefore, there is a difference between the current in the bridge circuit L and the current in the bridge circuit R a phase difference of 180 °. In Table 1, the magnitude of a current value I 1 is [(3) 1/2 / 2] * I pk, and the magnitude of a current value I 2 is I pk / 2.
Figure DE112017001144T5_0001

Bei einem Phasenwinkel von 0° fließt kein Strom durch die U-Phase-Wicklung M1. Ein Strom mit einer Größe von I1 fließt durch die V-Phase-Wicklung M2 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L und ein Strom mit einer Größe von I1 fließt durch die W-Phase-Wicklung M3 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R. At a phase angle of 0 ° no current flows through the U-phase winding M1 , A current of I 1 flows through the V-phase winding M2 from the bridge circuit R to the bridge circuit L and a current having a magnitude of I 1 flows through the W-phase winding M3 from the bridge circuit L to the bridge circuit R ,

Bei einem Phasenwinkel von 30° fließt ein Strom mit einer Größe von I2 durch die U-Phase-Wicklung M1 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R, ein Strom mit einer Größe von Ipk fließt durch die V-Phase-Wicklung M2 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L und ein Strom mit einer Größe von I2 fließt durch die W-Phase-Wicklung M3 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R.At a phase angle of 30 °, a current with a magnitude of I 2 flows through the U-phase winding M1 from the bridge circuit L to the bridge circuit R , a current of I pk flows through the V-phase winding M2 from the bridge circuit R to the bridge circuit L and a current having a magnitude of I 2 flows through the W-phase winding M3 from the bridge circuit L to the bridge circuit R ,

Bei einem Phasenwinkel von 60° fließt ein Strom mit einer Größe von I1 durch die U-Phase-Wicklung M1 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R und ein Strom mit einer Größe von I1 fließt durch die V-Phase-Wicklung M2 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L. Durch die W-Phase-Wicklung M3 fließt kein Strom.At a phase angle of 60 °, a current of magnitude I 1 flows through the U-phase winding M1 from the bridge circuit L to the bridge circuit R and a current having a magnitude of I 1 flows through the V-phase winding M2 from the bridge circuit R to the bridge circuit L , Through the W-phase winding M3 no electricity flows.

Bei einem Phasenwinkel von 90° fließt ein Strom mit einer Größe von Ipk durch die U-Phase-Wicklung M1 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R, ein Strom mit einer Größe von I2 fließt durch die V-Phase-Wicklung M2 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L und ein Strom mit einer Größe von I2 fließt durch die W-Phase-Wicklung M3 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L.At a phase angle of 90 °, a current of I pk flows through the U-phase winding M1 from the bridge circuit L to the bridge circuit R , a current having a magnitude of I 2 flows through the V-phase winding M2 from the bridge circuit R to the bridge circuit L and a current having a magnitude of I 2 flows through the W-phase winding M3 from the bridge circuit R to the bridge circuit L ,

Bei einem Phasenwinkel von 120° fließt ein Strom mit einer Größe von I1 durch die U-Phase-Wicklung M1 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R und ein Strom mit einer Größe von I1 fließt durch die W-Phase-Wicklung M3 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L. Durch die V-Phase-Wicklung M2 fließt kein Strom.At a phase angle of 120 °, a current with a magnitude of I 1 flows through the U-phase winding M1 from the bridge circuit L to the bridge circuit R and a current having a magnitude of I 1 flows through the W-phase winding M3 from the bridge circuit R to the bridge circuit L , Through the V-phase winding M2 no electricity flows.

Bei einem Phasenwinkel von 150° fließt ein Strom mit einer Größe von I2 durch die U-Phase-Wicklung M1 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R, ein Strom mit einer Größe von I2 fließt durch die V-Phase-Wicklung M2 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R und ein Strom mit einer Größe von Ipk fließt durch die W-Phase-Wicklung M3 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L.At a phase angle of 150 °, a current with a magnitude of I 2 flows through the U-phase winding M1 from the bridge circuit L to the bridge circuit R , a current having a magnitude of I 2 flows through the V-phase winding M2 from the bridge circuit L to the bridge circuit R and a current of I pk flows through the W-phase winding M3 from the bridge circuit R to the bridge circuit L ,

Bei einem Phasenwinkel von 180° fließt kein Strom durch die U-Phase-Wicklung M1. Ein Strom mit einer Größe von I1 fließt durch die V-Phase-Wicklung M2 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R und ein Strom mit einer Größe von I1 fließt durch die W-Phase-Wicklung M3 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L.At a phase angle of 180 ° no current flows through the U-phase winding M1 , A current of I 1 flows through the V-phase winding M2 from the bridge circuit L to the bridge circuit R and a current having a magnitude of I 1 flows through the W-phase winding M3 from the bridge circuit R to the bridge circuit L ,

Bei einem Phasenwinkel von 210° fließt ein Strom mit einer Größe von I2 durch die U-Phase-Wicklung M1 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L, ein Strom mit einer Größe von Ipk fließt durch die V-Phase-Wicklung M2 von der der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R und ein Strom mit einer Größe von I2 fließt durch die W-Phase-Wicklung M3 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L.At a phase angle of 210 °, a current with a magnitude of I 2 flows through the U-phase winding M1 from the bridge circuit R to the bridge circuit L , a current of I pk flows through the V-phase winding M2 from the bridge circuit L to the bridge circuit R and a current having a magnitude of I 2 flows through the W-phase winding M3 from the bridge circuit R to the bridge circuit L ,

Bei einem Phasenwinkel von 240° fließt ein Strom mit einer Größe von I1 durch die U-Phase-Wicklung M1 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L und ein Strom mit einer Größe von I1 fließt durch die V-Phase-Wicklung M2 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R. Durch die W-Phase-Wicklung M3 fließt kein Strom.At a phase angle of 240 °, a current of magnitude I 1 flows through the U-phase winding M1 from the bridge circuit R to the bridge circuit L and a current having a magnitude of I 1 flows through the V-phase winding M2 from the bridge circuit L to the bridge circuit R , Through the W-phase winding M3 no electricity flows.

Bei einem Phasenwinkel von 270° fließt ein Strom mit einer Größe von Ipk durch die U-Phase-Wicklung M1 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L, ein Strom mit einer Größe von I2 fließt durch die V-Phase-Wicklung M2 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R und ein Strom mit einer Größe von I2 fließt durch die W-Phase-Wicklung M3 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R.At a phase angle of 270 °, a current of I pk flows through the U-phase winding M1 from the bridge circuit R to the bridge circuit L , a current having a magnitude of I 2 flows through the V-phase winding M2 from the bridge circuit L to the bridge circuit R and a current having a magnitude of I 2 flows through the W-phase winding M3 from the bridge circuit L to the bridge circuit R ,

Bei einem Phasenwinkel von 300° fließt ein Strom mit einer Größe von I1 durch die U-Phase-Wicklung M1 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L und ein Strom mit einer Größe von I1 fließt durch die W-Phase-Wicklung M3 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R. Durch die V-Phase-Wicklung M2 fließt kein Strom.At a phase angle of 300 °, a current of magnitude I 1 flows through the U-phase winding M1 from the bridge circuit R to the bridge circuit L and a current having a magnitude of I 1 flows through the W-phase winding M3 from the bridge circuit L to the bridge circuit R , Through the V-phase winding M2 no electricity flows.

Bei einem Phasenwinkel von 330° fließt ein Strom mit einer Größe von I2 durch die U-hase-Wicklung M1 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L, ein Strom mit einer Größe von I2 fließt durch die V-Phase-Wicklung M2 von der Brückenschaltung R zu der Brückenschaltung L und ein Strom mit einer Größe von Ipk fließt durch die W-Phase-Wicklung M3 von der Brückenschaltung L zu der Brückenschaltung R.At a phase angle of 330 °, a current of magnitude I 2 flows through the U-hare winding M1 from the bridge circuit R to the bridge circuit L , a current having a magnitude of I 2 flows through the V-phase winding M2 from the bridge circuit R to the bridge circuit L and a current of I pk flows through the W-phase winding M3 from the bridge circuit L to the bridge circuit R ,

Bei der Dreiphasenleitungssteuerung dieses Ausführungsbeispiels beträgt die Summe von Strömen, die durch die Dreiphasenwicklungen fließen, bei jedem Phasenwinkel unweigerlich „0“, wobei die Stromrichtungen berücksichtigt werden. Beispielsweise steuert die Steuerschaltung 300 die Umschaltvorgänge der FET der Brückenschaltungen L und R derart durch eine PWM-Steuerung, dass die Stromwellenformen aus 8 erhalten werden. In the three-phase line control of this embodiment, the sum of currents flowing through the three-phase windings is inevitably "0" at each phase angle taking the current directions into account. For example, the control circuit controls 300 the switching operations of the FET of the bridge circuits L and R such by a PWM control that the current waveforms off 8th to be obtained.

Steuerung unter anomalen BedingungenControl under abnormal conditions

Beschrieben wird ein spezifisches Beispielverfahren zum Steuern der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 unter anomalen Bedingungen. Wie oben beschrieben ist, beschreibt der Ausdruck „anomale Bedingungen“ hauptsächlich, dass einer oder mehrere FET ausgefallen ist/sind. Ausfälle eines FET werden im Wesentlichen in einen „Leerlaufausfall“ und einen „Kurzschlussausfall“ unterteilt. In Bezug auf einen FET heißt „Leerlaufausfall“, dass zwischen Source und Drain des FET ein Leerlauf besteht (in anderen Worten weist ein Widerstand rds zwischen Source und Drain eine hohe Impedanz auf). In Bezug auf einen FET heißt „Kurzschlussausfall“, dass ein Kurzschluss zwischen Source und Drain des FET vorhanden ist.A specific example method of controlling the power conversion apparatus will be described 100 under abnormal conditions. As described above, the term "abnormal conditions" mainly means that one or more FETs have failed. Failures of an FET are essentially divided into an "idle failure" and a "short circuit failure". With respect to a FET, "idle failure" means that there is an open circuit between the source and drain of the FET (in other words, a resistance rds between source and drain has a high impedance). With regard to a FET, "short-circuit failure" means that there is a short between source and drain of the FET.

Unter erneuter Bezugnahme auf 1 wird erwägt, dass während des Betriebes der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 ein zufälliger Ausfall auftritt, bei dem einer der 12 FET der zwei Inverter zufällig ausfällt. Die vorliegende Offenbarung richtet sich hauptsächlich auf ein Verfahren zum Steuern der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100, wenn ein zufälliger Ausfall aufgetreten ist. Es ist zu beachten, dass sich die vorliegende Offenbarung außerdem auf ein Verfahren zum Steuern der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 richtet, wenn mehrere FET gemeinsam ausgefallen sind, usw. Solch ein Mehrfachausfall heißt beispielsweise, dass ein Ausfall simultan in den hochseitigen und tiefseitigen Umschaltelementen eines Schenkels auftritt.Referring again to 1 it is considered that during operation of the power conversion device 100 a random failure occurs in which one of the 12 FET of the two inverters happens to fail. The present disclosure is primarily directed to a method of controlling the power conversion device 100 when a random outage has occurred. It is to be noted that the present disclosure is also directed to a method of controlling the power conversion device 100 For example, such a multiple failure means that a failure occurs simultaneously in the high-side and low-side switching elements of a leg.

Wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 für einen langen Zeitraum verwendet wird, ist es wahrscheinlich, dass ein zufälliger Ausfall auftritt. Es ist zu beachten, dass sich der zufällige Ausfall von dem Herstellungsausfall unterscheidet, der während einer Herstellung auftreten kann. Wenn auch nur einer der FET in den zwei Invertern ausfällt, kann die normale Dreiphasenleitungssteuerung nicht länger ausgeführt werden.When the power conversion device 100 is used for a long period of time, it is likely that a random failure occurs. It should be noted that the accidental failure differs from the manufacturing failure that may occur during manufacturing. If only one of the FETs in the two inverters fails, normal three-phase line control can no longer be performed.

Die Antriebsschaltung 350 dieses Ausführungsbeispiels umfasst die Detektionsschaltung 351 zum Detektieren eines Ausfalls in einer Mehrzahl von FET, die in dem ersten Inverter 110 und dem zweiten Inverter 140 enthalten sind. Jeder FET weist eine Gate-Elektrode eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode auf. Ein Ausfall kann beispielsweise wie folgt detektiert werden. Die Detektionsschaltung 351 überwacht eine Drain-Source-Spannung Vds eines FET und vergleicht die Spannung Vds mit einer vorbestimmten Schwellspannung, um einen Ausfall in dem FET zu detektieren. Die Schwellspannung wird in der Antriebsschaltung 350 beispielsweise durch eine Datenkommunikation mit einer externen IS (nicht gezeigt) und einem externen Teil festgelegt. Die Antriebsschaltung 350 ist mit einem Port der Mikrosteuerung 340 gekoppelt und sendet ein Ausfalldetektionssignal an die Mikrosteuerung 340. Beispielsweise aktiviert die Antriebsschaltung 350 das Ausfalldetektionssignal, wenn diese einen Ausfall in einem FET detektiert. Wenn die Mikrosteuerung 340 ein aktiviertes Ausfalldetektionssignal empfängt, liest diese interne Daten aus der Antriebsschaltung 350 und bestimmt, welcher der FET der zwei Inverter ausgefallen ist.The drive circuit 350 This embodiment includes the detection circuit 351 for detecting a failure in a plurality of FETs in the first inverter 110 and the second inverter 140 are included. Each FET has a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode. A failure can be detected, for example, as follows. The detection circuit 351 monitors a drain-source voltage Vds of a FET and compares the voltage Vds with a predetermined threshold voltage to detect a failure in the FET. The threshold voltage is in the drive circuit 350 for example, by data communication with an external IS (not shown) and an external part. The drive circuit 350 is with a port of the microcontroller 340 coupled and sends a failure detection signal to the microcontroller 340 , For example, the drive circuit activates 350 the failure detection signal when it detects a failure in a FET. If the microcontroller 340 receives an activated failure detection signal, reads this internal data from the drive circuit 350 and determines which of the FETs of the two inverters has failed.

Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Antriebsschaltung 350 die Detektionsschaltung 351 zum Detektieren eines Ausfalls in einem FET. Eine derartige Detektionsschaltung zum Detektieren eines Ausfalls in einem FET kann separat von der Antriebsschaltung 350 bereitgestellt werden. Alternativ dazu kann ein Ausfall beispielsweise wie folgt detektiert werden. Die Mikrosteuerung 340 kann einen Ausfall in einem FET auf der Basis einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Stromwert des Motors und einem gewünschten Stromwert detektieren. Es ist zu beachten, dass die Detektion eines Ausfalls in einem FET nicht auf diese Techniken beschränkt ist und unter Verwendung einer großen Auswahl an bekannten Techniken ausgeführt werden kann, die sich auf die Detektion eines Ausfalls in einem FET beziehen.In this embodiment, the drive circuit comprises 350 the detection circuit 351 for detecting a failure in a FET. Such a detection circuit for detecting a failure in a FET may be separate from the drive circuit 350 to be provided. Alternatively, a failure may be detected, for example, as follows. The microcontroller 340 may detect a failure in an FET based on a difference between an actual current value of the motor and a desired current value. It should be noted that the detection of a failure in a FET is not limited to these techniques and can be performed using a wide variety of known techniques relating to the detection of a failure in a FET.

Wenn die Mikrosteuerung 340 ein aktiviertes Ausfalldetektionssignal empfängt, schaltet dieselbe die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 von der Steuerung unter normalen Bedingungen zu der Steuerung unter anomalen Bedingungen um. Beispielsweise ist ein Zeitpunkt, zu dem die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 von der Steuerung unter normalen Bedingungen zu der Steuerung unter anomalen Bedingungen umgeschaltet wird, rund 10-30 ms nach der Aktivierung eines Ausfalldetektionssignals.If the microcontroller 340 receives an activated failure detection signal, it switches the control of the power conversion device 100 from the control under normal conditions to the control under abnormal conditions. For example, a point in time at which the control of the power conversion device 100 is switched from the controller under normal conditions to the controller under abnormal conditions, about 10-30 ms after the activation of a failure detection signal.

9 ist ein Diagramm, das eine Situation zeigt, in der ein U-Phase-FET in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 ausgefallen ist. 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 zeigt. 11 ist ein Flussdiagramm, das Details eines Betriebes in Schritt S104 zeigt, der in 10 gezeigt ist. 9 FIG. 15 is a diagram showing a situation in which a U-phase FET in the power conversion device. FIG 100 has failed. 10 is a flow chart showing an operation of the Power conversion device 100 shows. 11 is a flowchart showing the details of an operation in step S104 shows that in 10 is shown.

Unter normalen Bedingungen, d. h., wenn ein FET-Ausfall nicht detektiert worden ist, führt die Steuerschaltung 300 die Dreiphasenleitungssteuerung an dem ersten Inverter 110 und dem zweiten Inverter 140 aus (Schritt S101).Under normal conditions, that is, when a FET failure has not been detected, the control circuit performs 300 the three-phase line control at the first inverter 110 and the second inverter 140 out (step S101 ).

Die Antriebsschaltung 350 überwacht, ob ein FET in dem ersten Inverter 110 oder dem zweiten Inverter 140 ausgefallen ist oder nicht (Schritt S102). Falls die Antriebsschaltung 350 keinen Ausfall detektiert hat (NEIN in Schritt S102) und die Steuerschaltung 300 keinen Befehl empfangen hat, den Antrieb der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 zu stoppen (NEIN in Schritt S103), fährt die die Steuerschaltung 300 damit fort, die Dreiphasenleitungssteuerung auszuführen. Falls die Steuerschaltung 300 während des Fortsetzens der Dreiphasenleitungssteuerung einen Befehl dahingehend empfangen hat, den Antrieb der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 zu stoppen (JA in Schritt S103), stoppt die Steuerschaltung 300 den Antrieb der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100.The drive circuit 350 monitors if a FET in the first inverter 110 or the second inverter 140 failed or not (step S102 ). If the drive circuit 350 has not detected a failure (NO in step S102 ) and the control circuit 300 has received no command, the drive of the power conversion device 100 to stop (NO in step S103 ), drives the control circuit 300 thus continuing to execute the three-phase line control. If the control circuit 300 during the continuation of the three-phase line control has received a command to drive the power conversion device 100 to stop (YES in step S103 ), stops the control circuit 300 the drive of the power conversion device 100 ,

Falls die Antriebsschaltung 350 einen Ausfall in einem FET detektiert hat (JA in Schritt S102), wechselt die Steuerschaltung 300 die Steuerung des ersten Inverters 110 und des zweiten Inverters 140 von der Dreiphasenleitungssteuerung zu einer Zweiphasenleitungssteuerung (Schritt S104). In diesem Fall wird die Zweiphasenleitungssteuerung unter Verwendung von zwei Phasen ausgeführt, die sich von einer der drei Phasen unterscheiden, die einer mit dem ausgefallenen FET gekoppelten Wicklung entspricht.If the drive circuit 350 detected a failure in a FET (YES in step S102 ), the control circuit changes 300 the control of the first inverter 110 and the second inverter 140 from the three-phase line control to a two-phase line control (step S104 ). In this case, the two-phase line control is performed using two phases different from one of the three phases corresponding to a winding coupled to the failed FET.

Wie in 9 gezeigt ist, wird beispielsweise angenommen, dass der FET 111H des ersten Inverters 110 ausgefallen ist. Bei diesem Beispiel wird angenommen, dass in dem FET 111H ein Leerlaufausfall aufgetreten ist. In diesem Fall schaltet die Steuerschaltung 300 den anderen FET 111L des Schenkels 121 (2) aus, der den ausgefallenen FET 111H enthält (Schritt S111). Zusätzlich dazu schaltet die Steuerschaltung 300 alle FET 141H und 141L des Schenkels 122 des zweiten Inverters 140 aus, der in der H-Brücke 131 enthalten ist, die durch den ausgefallenen Schenkel 121 und den Schenkel 122 gebildet ist (Schritt S112). Die Vorgänge in den Schritten S111 und S112 können simultan ausgeführt werden.As in 9 For example, it is assumed that the FET 111H of the first inverter 110 has failed. In this example, it is assumed that in the FET 111H an idle failure has occurred. In this case, the control circuit turns off 300 the other FET 111L of the thigh 121 ( 2 ), the failed FET 111H contains (step S111 ). In addition, the control circuit switches 300 all FET 141H and 141L of the thigh 122 of the second inverter 140 out in the H bridge 131 contained by the failed thigh 121 and the thigh 122 is formed (step S112 ). The processes in the steps S111 and S112 can be executed simultaneously.

Die Steuerschaltung 300 führt die Zweiphasenleitungssteuerung unter Verwendung der anderen vier Schenkel 123, 124, 125 und 126 aus (3 und 4), die sich von dem ausgefallenen Schenkel 121, der den ausgefallenen FET 111H enthält, und dem Schenkel 122 unterscheiden, der in der H-Brücke 131 enthalten ist, die durch den ausgefallenen Schenkel 121 und den Schenkel 122 gebildet ist (Schritt S113). Mit anderen Worten führt die Steuerschaltung 300 die Zweiphasenleitungssteuerung unter Verwendung der anderen zwei H-Brücken 132 und 133 (V-Phase und W-Phase) aus, die sich von der H-Brücke 131 (U-Phase), die den ausgefallenen FET 111H enthält, unterscheiden.The control circuit 300 performs the two-phase line control using the other four legs 123 . 124 . 125 and 126 out ( 3 and 4 ), which differ from the failed thigh 121 who the failed FET 111H contains, and the thigh 122 differ in the H-bridge 131 contained by the failed thigh 121 and the thigh 122 is formed (step S113 ). In other words, the control circuit performs 300 the two-phase line control using the other two H-bridges 132 and 133 (V-phase and W-phase) extending from the H-bridge 131 (U-phase), which is the failed FET 111H contains, differentiate.

Nach dem Wechsel von der Dreiphasenleitungssteuerung zu der Zweiphasenleitungssteuerung fährt die Steuerschaltung 300 damit fort, die Zweiphasenleitungssteuerung an der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 auszuführen (Schritt S105). Falls die Steuerschaltung 300 keinen Befehl empfangen hat, den Antrieb der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 zu stoppen (NEIN in Schritt S106), fährt die Steuerschaltung 300 damit fort, die Zweiphasenleitungssteuerung auszuführen. Falls die Steuerschaltung 300 einen Befehl empfangen hat, den Antrieb der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 zu stoppen (JA in Schritt S106), stoppt die Steuerschaltung 300 den Antrieb der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100.After the change from the three-phase line control to the two-phase line control, the control circuit goes 300 thus, the two-phase line control on the power conversion device 100 to execute (step S105 ). If the control circuit 300 has received no command, the drive of the power conversion device 100 to stop (NO in step S106 ), drives the control circuit 300 thus, to carry out the two-phase line control. If the control circuit 300 has received a command, the drive of the power conversion device 100 to stop (YES in step S106 ), stops the control circuit 300 the drive of the power conversion device 100 ,

12 zeigt beispielhafte Stromwellenformen (Sinuswellen), die dadurch erhalten werden, dass Werte von Strömen grafisch dargestellt werden, die durch die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen des Motors 200 fließen, wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 durch die Zweiphasenleitungssteuerung gesteuert wird. Bei diesem Beispiel wird die Zweiphasenleitungssteuerung unter Verwendung der V-Phase und der W-Phase und ohne Verwendung der U-Phase ausgeführt. Die horizontale Achse stellt Motorphasenwinkel (Grad) dar und die vertikale Achse stellt Stromwerte (A) dar. Wie in 8 sind in den Stromwellenformen aus 12 Stromwerte bei jedem Phasenwinkel von 30° grafisch dargestellt. Ipk stellt den größten Stromwert (Spitzenstromwert) jeder Phase dar. 12 shows exemplary current waveforms (sine waves) obtained by graphically plotting values of currents through the motor's U-phase, V-phase, and W-phase windings 200 flow when the power conversion device 100 is controlled by the two-phase line control. In this example, the two-phase line control is carried out using the V phase and the W phase and without using the U phase. The horizontal axis represents motor phase angle (degrees) and the vertical axis represents current values (A) 8th are off in the current waveforms 12 Current values graphically displayed at each phase angle of 30 °. I pk represents the largest current value (peak current value) of each phase.

Tabelle 2 zeigt die Werte von Strömen, die bei jedem vorbestimmten Phasenwinkel der Sinuswellen aus 12 durch die Anschlüsse jedes Inverters fließen. Wie bei Tabelle 1 zeigt Tabelle 2 die Werte von Strömen, die bei jedem Phasenwinkel von 30° durch die Anschlüsse U_L, V_L und W_L des ersten Inverters 110 (die Brückenschaltung L) fließen. Tabelle 2 zeigt außerdem die Werte von Strömen, die bei jedem Phasenwinkel von 30° durch Anschlüsse U_R, V_R und W_R des zweiten Inverters 140 (die Brückenschaltung R) fließen.

Figure DE112017001144T5_0002
Table 2 shows the values of currents flowing at every predetermined phase angle of the sine waves 12 through the connections of each inverter. As in Table 1, Table 2 shows the values of currents flowing at each phase angle of 30 ° through the terminals U_L, V_L and W_L of the first inverter 110 (the bridge circuit L ) flow. Table 2 also shows the values of currents flowing at each phase angle of 30 ° through terminals U_R, V_R and W_R of the second inverter 140 (the bridge circuit R ) flow.
Figure DE112017001144T5_0002

Bei diesem Beispiel wird die U-Phase nicht verwendet und daher fließt kein Strom durch den Anschluss U_L oder U_R. Die Zweiphasenleitungssteuerung wird unter Verwendung der V-Phase und der W-Phase ausgeführt. Ströme, die denen in Tabelle 1 gezeigten ähneln, fließen durch die Anschlüsse V_L, W_L, V_R und W_R. Die Steuerschaltung 300 steuert die Umschaltvorgänge der FET in den Brückenschaltungen L und R derart durch eine PWM-Steuerung, dass Ströme, die durch die Phasen fließen, in Tabelle 2 gezeigte Werte aufweisen. In this example, the U phase is not used and therefore no current flows through the U_L or U_R terminal. The two-phase line control is carried out using the V phase and the W phase. Currents similar to those shown in Table 1 flow through ports V_L, W_L, V_R and W_R. The control circuit 300 controls the switching operations of the FET in the bridge circuits L and R by PWM control such that currents flowing through the phases have values shown in Table 2.

In dem Fall eines Kurzschlussausfalls in dem FET 111H wird eine Spannung durch den FET 111H an die Wicklung M1 angelegt. Jedoch sind alle anderen FET 111L, 141H und 141L derselben U-Phase ausgeschaltet und daher fließt kein Strom durch die Wicklung M1. Daher kann die Zweiphasenleitungssteuerung ausgeführt werden.In the case of a short circuit failure in the FET 111H will be a voltage through the FET 111H to the winding M1 created. However, all others are FET 111L . 141H and 141L the same U-phase is turned off and therefore no current flows through the winding M1 , Therefore, the two-phase line control can be executed.

In dem Fall eines Ausfalls in einem der anderen FET 111L, 141H und 141L, die sich von dem FET 111H in der H-Brücke 131 unterscheiden, kann die Zweiphasenleitungssteuerung wie in dem obigen Fall ausgeführt werden.In the case of a failure in one of the other FET 111L . 141H and 141L that differ from the FET 111H in the H bridge 131 2, the two-phase line control can be performed as in the above case.

Wenn also ein Ausfall in einem FET, der in dem ersten Inverter 110 oder dem zweiten Inverter 140 enthalten ist, detektiert worden ist, wird die Steuerung des ersten Inverters 110 und des zweiten Inverters 140 von der Dreiphasenleitungssteuerung zu der Zweiphasenleitungssteuerung gewechselt. Folglich kann selbst in dem Fall eines Ausfalls in einem FET, der in dem ersten Inverter 110 oder dem zweiten Inverter 140 enthalten ist, der Motor 200 weiterhin dahin gehend angetrieben werden, sich zu drehen.So if a failure in a FET, in the first inverter 110 or the second inverter 140 is detected, is the control of the first inverter 110 and the second inverter 140 from the three-phase line control to the two-phase line control. Thus, even in the case of a failure in a FET included in the first inverter 110 or the second inverter 140 is included, the engine 200 continue to be driven to turn.

13 ist ein Diagramm, das eine Situation zeigt, in der ein V-Phase-FET in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 ausgefallen ist. Bei diesem Beispiel ist der FET 112L des ersten Inverters 110 ausgefallen. Es wird angenommen, dass in dem FET 112L ein Leerlaufausfall aufgetreten ist. In diesem Fall schaltet die Steuerschaltung 300 den anderen FET 112H des Schenkels 123 aus (3), der den ausgefallenen FET 112L enthält (Schritt S111). Zusätzlich dazu schaltet die Steuerschaltung 300 alle FET 142H und 142L des Schenkels 124 des zweiten Inverters 140 aus, der in der H-Brücke 132 enthalten ist, die durch den ausgefallenen Schenkel 123 und den Schenkel 124 gebildet ist (Schritt S112). Die Vorgänge in den Schritten S111 und S112 können simultan ausgeführt werden. 13 FIG. 15 is a diagram showing a situation where a V-phase FET in the power conversion device. FIG 100 has failed. In this example, the FET 112L of the first inverter 110 failed. It is assumed that in the FET 112L an idle failure has occurred. In this case, the control circuit turns off 300 the other FET 112H of the thigh 123 out ( 3 ), the failed FET 112L contains (step S111 ). In addition, the control circuit switches 300 all FET 142H and 142L of the thigh 124 of the second inverter 140 out in the H bridge 132 contained by the failed thigh 123 and the thigh 124 is formed (step S112 ). The processes in the steps S111 and S112 can be executed simultaneously.

Die Steuerschaltung 300 führt die Zweiphasenleitungssteuerung unter Verwendung der anderen vier Schenkel 121, 122, 125 und 126 aus (2 und 4), die sich von dem ausgefallenen Schenkel 123, der den ausgefallenen FET 112L enthält, und dem Schenkel 124 unterscheiden, der in der H-Brücke 132 enthalten ist, die durch den ausgefallenen Schenkel 123 und den Schenkel 124 gebildet ist (Schritt S113). Mit anderen Worten führt die Steuerschaltung 300 die Zweiphasenleitungssteuerung unter Verwendung der anderen zwei H-Brücken 131 und 133 (U-Phase und W-Phase) aus, die sich von der H-Brücke 132 (V-Phase), die den ausgefallenen FET 112L enthält, unterscheiden.The control circuit 300 performs the two-phase line control using the other four legs 121 . 122 . 125 and 126 out ( 2 and 4 ), which differ from the failed thigh 123 who the failed FET 112L contains, and the thigh 124 differ in the H-bridge 132 contained by the failed thigh 123 and the thigh 124 is formed (step S113 ). In other words, the control circuit performs 300 the two-phase line control using the other two H-bridges 131 and 133 (U phase and W phase) extending from the H bridge 132 (V-phase), the failed FET 112L contains, differentiate.

14 zeigt beispielhafte Stromwellenformen (Sinuswellen), die dadurch erhalten werden, dass Werte von Strömen grafisch dargestellt werden, die durch die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen des Motors 200 fließen, wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 durch die Zweiphasenleitungssteuerung gesteuert wird. Bei diesem Beispiel wird die Zweiphasenleitungssteuerung unter Verwendung der U-Phase und der W-Phase und ohne Verwendung der V-Phase ausgeführt. Die horizontale Achse stellt Motorphasenwinkel (Grad) dar und die vertikale Achse stellt Stromwerte (A) dar. Wie in 8 sind in den Stromwellenformen aus 14 Stromwerte bei jedem Phasenwinkel von 30° grafisch dargestellt. Ipk stellt den größten Stromwert (Spitzenstromwert) jeder Phase dar. 14 shows exemplary current waveforms (sine waves) obtained by graphically plotting values of currents through the motor's U-phase, V-phase, and W-phase windings 200 flow when the power conversion device 100 is controlled by the two-phase line control. In this example, the two-phase line control is carried out using the U phase and the W phase and without using the V phase. The horizontal axis represents motor phase angle (degrees) and the vertical axis represents current values (A) 8th are off in the current waveforms 14 Current values graphically displayed at each phase angle of 30 °. I pk represents the largest current value (peak current value) of each phase.

Tabelle 3 zeigt die Werte von Strömen, die bei jedem vorbestimmten Phasenwinkel der Sinuswellen aus 14 durch die Anschlüsse jedes Inverters fließen. Wie bei Tabelle 1, zeigt Tabelle 3 die Werte von Strömen, die bei jedem Phasenwinkel von 30° durch die Anschlüsse U_L, V_L und W_L des ersten Inverters 110 (die Brückenschaltung L) fließen. Tabelle 3 zeigt außerdem die Werte von Strömen, die bei jedem Phasenwinkel von 30° durch die Anschlüsse U_R, V_R und W_R des zweiten Inverters 140 (die Brückenschaltung R) fließen.

Figure DE112017001144T5_0003
Table 3 shows the values of currents flowing at every predetermined phase angle of the sine waves 14 through the connections of each inverter. As in Table 1, Table 3 shows the values of currents flowing at each phase angle of 30 ° through the terminals U_L, V_L and W_L of the first inverter 110 (the bridge circuit L ) flow. Table 3 also shows the values of currents flowing at each phase angle of 30 ° through the terminals U_R, V_R and W_R of the second inverter 140 (the bridge circuit R ) flow.
Figure DE112017001144T5_0003

Bei diesem Beispiel wird die V-Phase nicht verwendet und daher fließt kein Strom durch den Anschluss V_L und V_R. Die Zweiphasenleitungssteuerung wird unter Verwendung der U-Phase und der W-Phase ausgeführt. Ströme, die denen in Tabelle 1 gezeigten ähneln, fließen durch die Anschlüsse U_L, W_L, U_R und W_R. Die Steuerschaltung 300 steuert die Umschaltvorgänge der FET in den Brückenschaltungen L und R derart durch eine PWM-Steuerung, dass Ströme, die durch die Phasen fließen, in Tabelle 3 gezeigte Werte aufweisen. In this example, the V phase is not used and therefore no current flows through the V_L and V_R terminals. The two-phase line control is carried out using the U phase and the W phase. Currents similar to those shown in Table 1 flow through ports U_L, W_L, U_R and W_R. The control circuit 300 controls the switching operations of the FET in the bridge circuits L and R by PWM control such that currents flowing through the phases have values shown in Table 3.

In dem Fall eines Kurzschlussausfalls in dem FET 112L wird die Wicklung M2 mit der Masse verbunden. Jedoch sind alle anderen FET 112H, 142H und 142L derselben V-Phase ausgeschaltet und daher fließt kein Strom durch die Wicklung M2. Daher kann die Zweiphasenleitungssteuerung ausgeführt werden.In the case of a short circuit failure in the FET 112L will the winding M2 connected to the mass. However, all others are FET 112H . 142H and 142L the same V-phase switched off and therefore no current flows through the winding M2 , Therefore, the two-phase line control can be executed.

In dem Fall eines Ausfalls in einem der anderen FET 112H, 142H und 142L, die sich von dem FET 112L in der H-Brücke 132 unterscheiden, kann die Zweiphasenleitungssteuerung wie in dem obigen Fall ausgeführt werden.In the case of a failure in one of the other FET 112H . 142H and 142L that differ from the FET 112L in the H bridge 132 2, the two-phase line control can be performed as in the above case.

Wenn also ein Ausfall in einem FET, der in dem ersten Inverter 110 oder dem zweiten Inverter 140 enthalten ist, detektiert worden ist, wird die Steuerung des ersten Inverters 110 und des zweiten Inverters 140 von der Dreiphasenleitungssteuerung zu der Zweiphasenleitungssteuerung gewechselt. Folglich kann selbst in dem Fall eines Ausfalls in einem FET, der in dem ersten Inverter 110 oder dem zweiten Inverter 140 enthalten ist, der Motor 200 weiterhin dahingehend angetrieben werden, sich zu drehen.So if a failure in a FET, in the first inverter 110 or the second inverter 140 is detected, is the control of the first inverter 110 and the second inverter 140 from the three-phase line control to the two-phase line control. Thus, even in the case of a failure in a FET included in the first inverter 110 or the second inverter 140 is included, the engine 200 continue to be driven to rotate.

15 ist ein Diagramm, das eine Situation zeigt, in der ein W-Phase-FET in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 ausgefallen ist. Bei diesem Beispiel ist der FET 143H des zweiten Inverters 140 ausgefallen. Es wird angenommen, dass ein Leerlaufausfall in dem FET 143H aufgetreten ist. In diesem Fall schaltet die Steuerschaltung 300 den anderen FET 143L des Schenkels 126 (4) aus, der den ausgefallenen FET 143H enthält (Schritt S111). Zusätzlich dazu schaltet die Steuerschaltung 300 alle FET 113H und 113L des Schenkels 125 des ersten Inverters 110 aus, der in der H-Brücke 133 enthalten ist, die durch den ausgefallenen Schenkel 126 und den Schenkel 125 gebildet ist (Schritt S112). 15 FIG. 15 is a diagram showing a situation in which a W-phase FET in the power conversion device. FIG 100 has failed. In this example, the FET 143H of the second inverter 140 failed. It is assumed that an idle failure in the FET 143H occured. In this case, the control circuit turns off 300 the other FET 143L of the thigh 126 ( 4 ), the failed FET 143H contains (step S111 ). In addition, the control circuit switches 300 all FET 113H and 113L of the thigh 125 of the first inverter 110 out in the H bridge 133 contained by the failed thigh 126 and the thigh 125 is formed (step S112 ).

Die Vorgänge in den Schritten S111 und S112 können simultan ausgeführt werden.The processes in the steps S111 and S112 can be executed simultaneously.

Die Steuerschaltung 300 führt die Zweiphasenteitungssteuerung unter Verwendung der anderen vier Schenkel 121, 122, 123 und 124 aus (2 und 3), die sich von dem ausgefallenen Schenkel 126, der den ausgefallenen FET 143H enthält, und dem Schenkel 125 unterscheiden, der in der H-Brücke 133 enthalten ist, die durch den ausgefallenen Schenkel 126 und den Schenkel 125 gebildet ist (Schritt S113). Mit anderen Worten führt die Steuerschaltung 300 die Zweiphasenleitungssteuerung unter Verwendung der anderen zwei H-Brücken 131 und 132 (U-Phase und V-Phase) aus, die sich von der H-Brücke 133 (W-Phase), die den ausgefallenen 143H enthält, unterscheiden.The control circuit 300 performs the two-phase line control using the other four legs 121 . 122 . 123 and 124 out ( 2 and 3 ), which differ from the failed thigh 126 who the failed FET 143H contains, and the thigh 125 differ in the H-bridge 133 contained by the failed thigh 126 and the thigh 125 is formed (step S113 ). In other words, the control circuit performs 300 the two-phase line control using the other two H-bridges 131 and 132 (U-phase and V-phase) extending from the H-bridge 133 (W-phase), which is the failed one 143H contains, differentiate.

16 zeigt beispielhafte Stromwellenformen (Sinuswellen), die dadurch erhalten werden, dass Werte von Strömen grafisch dargestellt werden, die durch die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen des Motors 200 fließen, wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 durch die Zweiphasenleitungssteuerung gesteuert wird. Bei diesem Beispiel wird die Zweiphasenleitungssteuerung unter Verwendung der U-Phase und der V-Phase und ohne Verwendung der W-Phase ausgeführt. Die horizontale Achse stellt Motorphasenwinkel (Grad) dar und die vertikale Achse stellt Stromwerte (A) dar. Wie in 8 sind in den Stromwellenformen aus 16 Stromwerte bei jedem Phasenwinkel von 30° grafisch dargestellt. Ipk stellt den größten Stromwert (Spitzenstromwert) jeder Phase dar. 16 shows exemplary current waveforms (sine waves) obtained by graphically plotting values of currents through the motor's U-phase, V-phase, and W-phase windings 200 flow when the power conversion device 100 is controlled by the two-phase line control. In this example, the two-phase line control is carried out using the U phase and the V phase and without using the W phase. The horizontal axis represents motor phase angle (degrees) and the vertical axis represents current values (A) 8th are off in the current waveforms 16 Current values graphically displayed at each phase angle of 30 °. I pk represents the largest current value (peak current value) of each phase.

Tabelle 4 zeigt die Werte von Strömen, die bei jedem vorbestimmten Phasenwinkel der Sinuswellen aus 16 durch die Anschlüsse jedes Inverters fließen. Wie bei Tabelle 1, zeigt Tabelle 4 die Werte von Strömen, die bei jedem Phasenwinkel von 30° durch die Anschlüsse U_L, V_L und W_L des ersten Inverters 110 (die Brückenschaltung L) fließen. Tabelle 4 zeigt außerdem die Werte von Strömen, die bei jedem Phasenwinkel von 30° durch die Anschlüsse U_R, V_R und W_R des zweiten Inverters 140 (die Brückenschaltung R) fließen.

Figure DE112017001144T5_0004
Table 4 shows the values of currents flowing at every predetermined phase angle of the sine waves 16 through the connections of each inverter. As in Table 1, Table 4 shows the values of currents flowing at each phase angle of 30 ° through the terminals U_L, V_L and W_L of the first inverter 110 (the bridge circuit L ) flow. Table 4 also shows the values of currents flowing at each phase angle of 30 ° through the terminals U_R, V_R and W_R of the second inverter 140 (the bridge circuit R ) flow.
Figure DE112017001144T5_0004

Bei diesem Beispiel wird die W-Phase nicht verwendet und daher fließt kein Strom durch den Anschluss W_L oder W_R. Die Zweiphasenleitungssteuerung wird unter Verwendung der U-Phase und der V-Phase ausgeführt. Ströme, die denen in Tabelle 1 gezeigten ähneln, fließen durch die Anschlüsse U_L, V_L, U_R und V_R. Die Steuerschaltung 300 steuert die Umschaltvorgänge der FET in den Brückenschaltungen L und R derart durch eine PWM-Steuerung, dass Ströme, die durch die Phasen fließen, in Tabelle 4 gezeigte Werte aufweisen. In this example, the W phase is not used, and therefore no current flows through the W_L or W_R terminal. The two-phase line control is carried out using the U phase and the V phase. Currents similar to those shown in Table 1 flow through ports U_L, V_L, U_R and V_R. The control circuit 300 controls the switching operations of the FET in the bridge circuits L and R by PWM control such that currents flowing through the phases have values shown in Table 4.

In dem Fall eines Kurzschlussausfalls in dem FET 143H wird eine Spannung an der Wicklung M3 angelegt. Jedoch sind alle anderen FET 113H, 113L und 143L derselben W-Phase ausgeschaltet und daher fließt kein Strom durch die Wicklung M3. Daher kann die Zweiphasenleitungssteuerung ausgeführt werden.In the case of a short circuit failure in the FET 143H will be a voltage on the winding M3 created. However, all others are FET 113H . 113L and 143L the same W-phase switched off and therefore no current flows through the winding M3 , Therefore, the two-phase line control can be executed.

In dem Fall eines Ausfalls in einem der anderen FET 113H, 113H und 143L, die sich von dem FET 143H in der H-Brücke 133 unterscheiden, kann die Zweiphasenleitungssteuerung wie in dem obigen Fall ausgeführt werden.In the case of a failure in one of the other FET 113H . 113H and 143L that differ from the FET 143H in the H bridge 133 2, the two-phase line control can be performed as in the above case.

Wenn also ein Ausfall in einem FET, der in dem ersten Inverter 110 oder dem zweiten Inverter 140 enthalten ist, detektiert worden ist, wird die Steuerung des ersten Inverters 110 und des zweiten Inverters 140 von der Dreiphasenleitungssteuerung zu der Zweiphasenleitungssteuerung gewechselt. Folglich kann selbst in dem Fall eines Ausfalls in einem FET, der in dem ersten Inverter 110 oder dem zweiten Inverters 140 enthalten ist, der Motor 200 weiterhin dahingehend angetrieben werden, sich zu drehen.So if a failure in a FET, in the first inverter 110 or the second inverter 140 is detected, is the control of the first inverter 110 and the second inverter 140 from the three-phase line control to the two-phase line control. Thus, even in the case of a failure in a FET included in the first inverter 110 or the second inverter 140 is included, the engine 200 continue to be driven to rotate.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ein Dreiphasenmotor als der Motor 200 veranschaulicht. Alternativ dazu kann der Motor 200 einen Motor mit mehr als drei Phasen sein. Der Motor 200 kann ein n-Phasenmotor mit n Phasenwicklungen (n ist eine Ganzzahl von drei oder mehr) sein, z. B. ein Vierphasenmotor, ein Fünfphasenmotor oder ein Sechsphasenmotor. Als Beispiel wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem der Motor 200 ein Fünfphasenmotor ist.In the embodiment described above, a three-phase motor was used as the motor 200 illustrated. Alternatively, the engine can 200 be a motor with more than three phases. The motor 200 For example, an n-phase motor with n phase windings (n is an integer of three or more), e.g. B. a four-phase motor, a five-phase motor or a six-phase motor. As an example, an embodiment is described in the following, in which the engine 200 is a five-phase motor.

17 zeigt auf schematische Weise eine Schaltungskonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Bei dem Beispiel aus 17 ist ein Motor 200 ein Fünfphasenmotor. Der Motor 200 umfasst eine U-Phase-Wicklung M1, eine V-Phase-Wicklung M2, eine W-Phase-Wicklung M3, eine X-Phase-Wicklung M4 und eine Y-Phase-Wicklung M5. 17 schematically shows a circuit configuration of a power conversion device 100 according to this embodiment. In the example off 17 is an engine 200 a five-phase engine. The motor 200 includes a U-phase winding M1 , a V-phase winding M2 , a W-phase winding M3 , an X-phase winding M4 and a Y-phase winding M5 ,

Im Vergleich zu der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 aus 1 umfasst ein erster Inverter 110 in dem Beispiel aus 17 ferner Anschlüsse X_L und Y_L, die der X-Phase und der Y-Phase entsprechen, und ein zweiter Inverter 140 umfasst ferner Anschlüsse X_R und Y_R, die der X-Phase und der Y-Phase entsprechen. Der Anschluss X_L des ersten Inverters 110 ist mit einem Ende der X-Phase-Wicklung M4 gekoppelt und der Anschluss Y_L ist mit einem Ende der Y-Phase-Wicklung M5 gekoppelt. Der Anschluss X_R des zweiten Inverters 140 ist mit dem anderen Ende der X-Phase-Wicklung M4 gekoppelt und der Anschluss Y_R ist mit dem anderen Ende der Y-Phase-Wicklung M5 gekoppelt.Compared to the power conversion device 100 out 1 includes a first inverter 110 in the example 17 Further, terminals X_L and Y_L corresponding to the X-phase and the Y-phase, and a second inverter 140 Further, terminals X_R and Y_R corresponding to the X-phase and the Y-phase. The connection X_L of the first inverter 110 is with one end of the X-phase winding M4 coupled and the terminal Y_L is connected to one end of the Y-phase winding M5 coupled. The connection X_R of the second inverter 140 is with the other end of the X-phase winding M4 coupled and the terminal Y_R is connected to the other end of the Y-phase winding M5 coupled.

Unter Bezugnahme auf 17 umfasst der erste Inverter 110 ferner FET 114H, 114L, 115H und 115L. Der zweite Inverter 140 umfasst ferner FET 144H, 144L, 145H und 145L. Der erste Inverter 110 umfasst ferner Nebenschlusswiderstände 114R und 115R. Der zweite Inverter 140 umfasst ferner Nebenschlusswiderstände 144R und 145R. Der erste Inverter 110 und der zweite Inverter 140 umfassen jeweils fünf Schenkel, die jeweils ein tiefseitiges Umschaltelement und ein hochseitiges Umschaltelement umfassen. Die Umschaltelemente, die in den Schenkeln des ersten Inverters 110 und des zweiten Inverters 140 enthalten sind, und die Wicklungen des Elektromotors 200 bilden fünf H-Brücken.With reference to 17 includes the first inverter 110 furthermore FET 114H . 114L . 115H and 115L , The second inverter 140 also includes FET 144H . 144L . 145H and 145L , The first inverter 110 also includes shunt resistors 114R and 115R , The second inverter 140 also includes shunt resistors 144R and 145R , The first inverter 110 and the second inverter 140 each comprise five legs, each comprising a deep-side switching element and a high-side switching element. The switching elements in the legs of the first inverter 110 and the second inverter 140 are included, and the windings of the electric motor 200 form five H-bridges.

18 und 19 sind Diagramme, die H-Brücken 134 und 135 zeigen, die in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 aus 17 enthalten sind. Der erste Inverter 110 umfasst Schenkel 127 und 129. Der Schenkel 127 weist den FET 114H und den FET 114L auf. Der Schenkel 129 weist den FET 115H und den FET 115L auf. Der zweite Inverter 140 weist Schenkel 128 und 130 auf. Der Schenkel 128 weist den FET 144H und den FET 144L auf. Der Schenkel 130 weist den FET 145H und den FET 145L auf. Die H-Brücke 134 aus 18 weist den Schenkel 127, die Wicklung M4 und den Schenkel 128 auf. Die H-Brücke 135 aus 19 weist den Schenkel 129, die Wicklung M5 und den Schenkel 130 auf. 18 and 19 are diagrams, the H-bridges 134 and 135 show in the power conversion device 100 out 17 are included. The first inverter 110 includes thighs 127 and 129 , The thigh 127 assigns the FET 114H and the FET 114L on. The thigh 129 assigns the FET 115H and the FET 115L on. The second inverter 140 has thighs 128 and 130 on. The thigh 128 assigns the FET 144H and the FET 144L on. The thigh 130 assigns the FET 145H and the FET 145L on. The H bridge 134 out 18 has the thigh 127 , the winding M4 and the thigh 128 on. The H bridge 135 out 19 has the thigh 129 , the winding M5 and the thigh 130 on.

Bei dem Beispiel aus 17 ist in jedem Schenkel jedes Inverters ein Nebenschlusswiderstand bereitgestellt. Die Nebenschlusswiderstände können auf eine Weise angeordnet sein, die der in 5 gezeigten ähnelt, d. h., fünf Nebenschlusswiderstände können zwischen den Schenkeln eines des ersten und des zweiten Inverters 110 und 140 und den Wicklungen M1, M2, M3, M4 und M5 bereitgestellt sein. Wie in dem Beispiel aus 6 kann alternativ dazu ein einzelner Nebenschlusswiderstand in jedem Inverter bereitgestellt sein und von den Phasenwicklungen geteilt werden.In the example off 17 In each leg of each inverter, a shunt resistor is provided. The shunt resistors may be arranged in a manner similar to that in US Pat 5 , that is, five shunt resistors may be interposed between the legs of one of the first and second inverters 110 and 140 and the windings M1 . M2 . M3 . M4 and M5 be provided. Like in the Example off 6 Alternatively, a single shunt resistor may be provided in each inverter and shared by the phase windings.

Bei der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 führt die Steuerschaltung 300 unter normalen Bedingungen (7) eine Fünfphasenleitungssteuerung unter Verwendung des ersten und des zweiten Inverters 110 und 140 aus, um den Motor 200 anzutreiben. Wie bei der Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 aus 1 führt die Steuerschaltung 300 die Fünfphasenleitungssteuerung durch Ausführung einer Umschaltsteuerung an den FET des ersten Inverters 110 und den FET des zweiten Inverters 140 unter Verwendung entgegengesetzter Phasen aus (Phasendifferenz = 180°). Beispielsweise wird in dem Fall der H-Brücke 134 (18), die die FET 114H, 114L, 144H und 144L enthält, der FET 144L ausgeschaltet, wenn der FET 114L eingeschaltet wird, und der FET 144L wird eingeschaltet, wenn der FET 114L ausgeschaltet wird. Gleichermaßen wird der FET 144H ausgeschaltet, wenn der FET 114H eingeschaltet wird, und der FET 144H wird ausgeschaltet, wenn der FET 114H eingeschaltet wird. Bei der Fünfphasenleitungssteuerung unter normalen Bedingungen ist die Wellenform eines Stromes, der durch jede der U-Phase-, V-Phase, W-Phase, X-Phase- und Y-Phase-Wicklungen fließt, eine Sinuswelle, die sich hinsichtlich einer Phase von der einer benachbarten um 72° unterscheidet.In the power conversion device 100 leads the control circuit 300 under normal conditions ( 7 ) a five-phase line control using the first and second inverters 110 and 140 out to the engine 200 drive. As with the control of the power conversion device 100 out 1 leads the control circuit 300 the five-phase line control by performing a switching control to the FET of the first inverter 110 and the FET of the second inverter 140 using opposite phases (phase difference = 180 °). For example, in the case of the H-bridge 134 ( 18 ), which is the FET 114H . 114L . 144H and 144L contains, the FET 144L turned off when the FET 114L is turned on, and the FET 144L is turned on when the FET 114L is turned off. Likewise, the FET 144H turned off when the FET 114H is turned on, and the FET 144H is turned off when the FET 114H is turned on. In the five-phase line control under normal conditions, the waveform of a current flowing through each of the U-phase, V-phase, W-phase, X-phase, and Y-phase windings is a sine wave that is in phase of which differs from an adjacent one by 72 °.

Als Nächstes wird ein Verfahren zum Steuern der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 unter anomalen Bedingungen beschrieben. 20 ist ein Diagramm, das eine Situation zeigt, in der ein U-Phase-FET in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 ausgefallen ist.Next, a method of controlling the power conversion device will be described 100 described under abnormal conditions. 20 FIG. 15 is a diagram showing a situation in which a U-phase FET in the power conversion device. FIG 100 has failed.

Wenn die Antriebsschaltung 350 (7) einen Ausfall in einem FET detektiert hat, wechselt die Steuerschaltung 300 die Steuerung des ersten Inverters 110 und des zweiten Inverters 140 von der Fünfphasenleitungssteuerung zu einer Vierphasenleitungssteuerung. In diesem Fall wird die Vierphasenleitungssteuerung unter Verwendung der anderen vier Phasen ausgeführt, die sich von einer der fünf Phasen unterscheiden, die einer mit dem ausgefallenen FET gekoppelten Wicklung entspricht.When the drive circuit 350 ( 7 ) has detected a failure in a FET, the control circuit changes 300 the control of the first inverter 110 and the second inverter 140 from five-phase line control to four-phase line control. In this case, the four-phase line control is performed using the other four phases, which are different from one of the five phases corresponding to a winding coupled to the failed FET.

Wie in 20 gezeigt ist, wird beispielsweise angenommen, dass der FET 111H des ersten Inverters 110 ausgefallen ist. Bei diesem Beispiel wird angenommen, dass ein Leerausfall in dem FET 111H aufgetreten ist. In diesem Fall schaltet die Steuerschaltung 300 den anderen FET 111L des Schenkels 121 (2) aus, der den ausgefallenen FET 111H enthält. Zusätzlich dazu schaltet die Steuerschaltung 300 alle FET 141H und 141L des Schenkels 122 des zweiten Inverters 140 aus, der in der H-Brücke 131 enthalten ist, die durch den ausgefallenen Schenkel 121 und den Schenkel 122 gebildet ist.As in 20 For example, it is assumed that the FET 111H of the first inverter 110 has failed. In this example, it is assumed that there is a dropout in the FET 111H occured. In this case, the control circuit turns off 300 the other FET 111L of the thigh 121 ( 2 ), the failed FET 111H contains. In addition, the control circuit switches 300 all FET 141H and 141L of the thigh 122 of the second inverter 140 out in the H bridge 131 contained by the failed thigh 121 and the thigh 122 is formed.

Die Steuerschaltung 300 führt die Vierphasenleitungssteuerung unter Verwendung der anderen acht Schenkel 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129 und 130 aus (3, 4, 18 und 19), die sich von dem ausgefallenen Schenkel 121, der den ausgefallenen FET 111H enthält, und dem Schenkel 122 unterscheiden, der in der H-Brücke 131 enthalten ist, die durch den ausgefallenen Schenkel 121 und den Schenkel 122 gebildet ist. Mit anderen Worten führt die Steuerungsschaltung 300 die Vierphasenleitungssteuerung unter Verwendung der anderen vier H-Brücken 132, 133, 134 und 135 aus (V-Phase, W-Phase, X-Phase und Y-Phase), die sich von der H-Brücke 131 (U-Phase), die den ausgefallenen FET 111H enthält, unterscheiden.The control circuit 300 performs the four-phase line control using the other eight legs 123 . 124 . 125 . 126 . 127 . 128 . 129 and 130 out ( 3 . 4 . 18 and 19 ), which differ from the failed thigh 121 who the failed FET 111H contains, and the thigh 122 differ in the H-bridge 131 contained by the failed thigh 121 and the thigh 122 is formed. In other words, the control circuit performs 300 the four-phase line control using the other four H-bridges 132 . 133 . 134 and 135 out (V-phase, W-phase, X-phase and Y-phase) extending from the H-bridge 131 (U-phase), which is the failed FET 111H contains, differentiate.

In dem Fall eines Kurzschlussausfalls in dem FET 111H wird eine Spannung durch den FET 111H an die Wicklung M1 angelegt. Jedoch sind alle anderen FET 111L, 141H und 141L derselben U-Phase ausgeschaltet und daher fließt kein Strom durch die Wicklung M1. Daher kann die Vierphasenleitungssteuerung ausgeführt werden.In the case of a short circuit failure in the FET 111H will be a voltage through the FET 111H to the winding M1 created. However, all others are FET 111L . 141H and 141L the same U-phase is turned off and therefore no current flows through the winding M1 , Therefore, the four-phase line control can be executed.

In dem Fall eines Ausfalls in einem der anderen FET 111L, 141H und 141L, die sich von dem FET 111H in der H-Brücke 131 unterscheiden, kann die Vierphasenleitungssteuerung unter Verwendung der H-Brücken außer der H-Brücke 131 wie in dem obigen Fall ausgeführt werden. Zusätzlich dazu kann in dem Fall eines Ausfalls in einem der FET, die in den anderen H-Brücken 132, 133, 134 und 135 enthalten sind, die sich von der H-Brücke 131 unterscheiden, die Vierphasenleitungssteuerung unter Verwendung der anderen H-Brücken, die sich von der ausgefallenen H-Brücke unterscheiden, wie in dem obigen Fall ausgeführt werden.In the case of a failure in one of the other FET 111L . 141H and 141L that differ from the FET 111H in the H bridge 131 can distinguish the four-phase line control using the H-bridges except the H-bridge 131 as in the case above. In addition, in the case of a failure in one of the FET, in the other H-bridges 132 . 133 . 134 and 135 are included, extending from the H bridge 131 distinguish the four-phase line control using the other H-bridges other than the failed H-bridge as in the above case.

Wenn also ein Ausfall in einem FET, der in dem ersten Inverter 110 oder dem zweiten Inverter 140 enthalten ist, detektiert worden ist, wird die Steuerung des ersten Inverters 110 und des zweiten Inverters 140 von der Fünfphasenleitungssteuerung zu der Vierphasenleitungssteuerung gewechselt. Folglich kann selbst in dem Fall eines Ausfalls in einem FET, der in dem ersten Inverter 110 oder dem zweiten Inverter 140 enthalten ist, der Motor 200 weiterhin dahingehend angetrieben werden, sich zu drehen.So if a failure in a FET, in the first inverter 110 or the second inverter 140 is detected, is the control of the first inverter 110 and the second inverter 140 changed from the five-phase line control to the four-phase line control. Thus, even in the case of a failure in a FET included in the first inverter 110 or the second inverter 140 is included, the engine 200 continue to be driven to rotate.

Beim Vorgenannten wird die Fünfphasenleitungssteuerung durch die Vierphasenleitungssteuerung ersetzt, wenn ein Ausfall in einem FET detektiert worden ist. Die Anzahl von Phasen, die in dem Fall eines Ausfalls angetrieben werden, ist nicht auf die Anzahl von Phasen beschränkt, die eine weniger als unter normalen Bedingungen beträgt. Wenn ein Ausfall in einem FET detektiert worden ist, kann die Fünfphasenleitungssteuerung durch die Zweiphasenleitungssteuerung oder die Dreiphasenleitungssteuerung ersetzt werden. Wenn beispielsweise ein FET, der in der H-Brücke 131 (U-Phase) enthalten ist, ausgefallen ist, können zwei oder drei H-Brücken aus den anderen H-Brücken 132, 133, 134 und 135 (V-Phase, W-Phase, X-Phase und Y-Phase) ausgewählt werden, und die Zweiphasenleitungssteuerung oder Dreiphasenleitungssteuerung kann unter Verwendung der ausgewählten H-Brücken ausgeführt werden. In diesem Fall werden alle FET ausgeschaltet, die in der nicht ausgewählten der H-Brücken 132, 133, 134 und 135 enthalten sind. In the foregoing, the five-phase line control is replaced by the four-phase line control when a failure in a FET has been detected. The number of phases driven in the event of a failure is not limited to the number of phases, which is one less than under normal conditions. When a failure in a FET has been detected, the five-phase line control can be replaced by the two-phase line control or the three-phase line control. For example, if a FET operating in the H bridge 131 (U-phase) is contained, can precipitate, two or three H-bridges from the other H-bridges 132 . 133 . 134 and 135 (V-phase, W-phase, X-phase and Y-phase), and the two-phase line control or three-phase line control can be carried out using the selected H-bridges. In this case, all FETs that are in the non-selected of the H-bridges are turned off 132 . 133 . 134 and 135 are included.

Beispielsweise können in dem Fall eines Ausfalls in dem FET 111H alle FET 111L, 141H und 141L außer dem FET 111H der H-Brücke 131 ausgeschaltet werden. Zusätzlich dazu können alle FET der H-Brücken 133 und 135 ausgeschaltet werden. Die Zweiphasenleitungssteuerung kann unter Verwendung der FET der verbleibenden H-Brücken 132 und 134 ausgeführt werden.For example, in the event of a failure in the FET 111H all FET 111L . 141H and 141L except the FET 111H the H bridge 131 turned off. In addition, all FETs of H-bridges can 133 and 135 turned off. The two-phase line control can be performed using the FET of the remaining H-bridges 132 and 134 be executed.

Alternativ dazu werden beispielsweise in dem Fall eines Ausfalls in dem FET 111H alle FET 111L, 141H und 141L außer dem FET 111H der H-Brücke 131 ausgeschaltet. Zusätzlich dazu können alle FET der H-Brücke 133 ausgeschaltet werden. Die Zweiphasenleitungssteuerung kann unter Verwendung der FET der verbleibenden H-Brücken 132, 134 und 135 ausgeführt werden.Alternatively, for example, in the event of a failure in the FET 111H all FET 111L . 141H and 141L except the FET 111H the H bridge 131 switched off. In addition, all FETs can be the H-bridge 133 turned off. The two-phase line control can be performed using the FET of the remaining H-bridges 132 . 134 and 135 be executed.

Gleichermaßen kann die Vierphasenleitungssteuerung in dem Fall, in dem der Motor 200 ein Vierphasenmotor ist, durch die Dreiphasenleitungssteuerung oder die Zweiphasenleitungssteuerung ersetzt werden, wenn ein Ausfall in einem FET detektiert worden ist.Similarly, the four-phase line control in the case where the engine 200 a four-phase motor is replaced by the three-phase line control or the two-phase line control when a failure has been detected in a FET.

Gleichermaßen kann die Sechsphasenleitungssteuerung in dem Fall, in dem der Motor 200 ein Sechsphasenmotor ist, durch die Fünfphasenleitungssteuerung, die Vierphasenleitungssteuerung, die Dreiphasenleitungssteuerung oder die Zweiphasenleitungssteuerung ersetzt werden, wenn ein Ausfall in einem FET detektiert worden ist.Similarly, the six-phase line control in the case where the engine 200 a six-phase motor is replaced by the five-phase line control, the four-phase line control, the three-phase line control or the two-phase line control when a failure has been detected in a FET.

Wenn also ein Ausfall an einem FET detektiert worden ist, wird eine n-Phasenleitungssteuerung mit einer m- Phasenleitungssteuerung ersetzt. Hier ist n eine Ganzzahl von drei oder mehr und m ist eine Ganzzahl, die nicht kleiner als zwei ist und kleiner als n ist. Wenn ein Ausfall in einem FET detektiert worden ist, kann der Motor 200 dahingehend angetrieben werden, sich unter Verwendung einer Mindestanzahl von Phasen zu drehen, die es ermöglicht, dass der Motor 200 dahingehend angetrieben wird, sich zu drehen. Beispielsweise kann ein bürstenloser Motor unter Verwendung von zwei oder mehr Phasen angetrieben werden. Durch das geeignete Einstellen der Anzahl von Phasen, die in dem Fall eines Ausfalls verwendet werden, kann eine optimale Motorleistung ausgewählt werden und in dem Motor 200 kann ein zusätzlicher Ausfall verhindert oder reduziert werden.Thus, if a failure has been detected on a FET, an n-phase line control is replaced with an m-phase line control. Here, n is an integer of three or more and m is an integer that is not less than two and less than n. If a failure has been detected in a FET, the engine may 200 be driven to rotate using a minimum number of phases that allows the motor 200 is driven to rotate. For example, a brushless motor may be powered using two or more phases. By properly adjusting the number of phases used in the event of a failure, optimum engine performance can be selected and in the engine 200 An additional failure can be prevented or reduced.

Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment

Fahrzeuge wie etwa PKW sind typischerweise mit einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung ausgestattet. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung erzeugt ein Hilfsdrehmoment, das dem Lenkdrehmoment eines Lenksystems hinzugefügt wird, welches dadurch erzeugt wird, dass ein Fahrer ein Lenkrad dreht. Das Hilfsdrehmoment wird durch einen Hilfsdrehmomentmechanismus erzeugt und kann eine Belastung des Fahrers beim Drehen eines Lenkrades reduzieren. Beispielsweise kann der Hilfsdrehmomentmechanismus einen Lenkdrehmomentsensor, eine ECU, einen Motor und einen Verzögerungsmechanismus, usw. umfassen. Der Lenkdrehmomentsensor detektiert ein Lenkdrehmoment in dem Lenksystem. Die ECU erzeugt ein Antriebssignal auf der Basis eines Detektionssignals von dem Lenkdrehmomentsensor. Der Motor erzeugt ein Hilfsdrehmoment in Abhängigkeit von dem Lenkdrehmoment auf der Basis des Motorantriebssignals. Das Hilfsdrehmoment wird durch den Verzögerungsmechanismus an das Lenksystem übertragen.Vehicles such as cars are typically equipped with an electric power steering device. The electric power steering apparatus generates an assist torque that is added to the steering torque of a steering system that is generated by a driver turning a steering wheel. The auxiliary torque is generated by an auxiliary torque mechanism and can reduce a burden of the driver when turning a steering wheel. For example, the assist torque mechanism may include a steering torque sensor, an ECU, an engine, and a deceleration mechanism, etc. The steering torque sensor detects a steering torque in the steering system. The ECU generates a drive signal based on a detection signal from the steering torque sensor. The motor generates an assist torque depending on the steering torque based on the motor drive signal. The auxiliary torque is transmitted to the steering system by the deceleration mechanism.

Die Motorantriebseinheit 400 der vorliegenden Offenbarung wird vorzugsweise bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung verwendet. 21 zeigt auf schematische Weise eine Konfiguration einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung 500 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 500 umfasst ein Lenksystem 520 und einen Hilfsdrehmomentmechanismus 540.The motor drive unit 400 The present disclosure is preferably used in the electric power steering apparatus. 21 schematically shows a configuration of an electric power steering apparatus 500 according to this embodiment. The electric power steering device 500 includes a steering system 520 and an auxiliary torque mechanism 540 ,

Das Lenksystem 520 umfasst beispielsweise ein Lenkrad 521, eine Lenkwelle 522 (auch „Lenksäule“ genannt), universelle Kopplungen 523A und 523B, eine Drehwelle 524 (auch „Ritzelwelle“ oder „Eingangswelle“ genannt), einen Zahnstange- und Ritzelmechanismus 525, eine Zahnstangenwelle 526, ein rechtes und ein linkes Kugelgelenk 552A und 552B, Spurstangen 527A und 527B, Gelenke 528A und 528B, und ein linkes und ein rechtes lenkbares Rad (z. B. ein linkes und ein rechtes Vorderrad) 529A und 529B. Das Lenkrad 521 ist durch die Lenkwelle 522 und die universalen Kopplungen 523A und 523B mit der Drehwelle 524 verknüpft. Die Drehwelle 524 ist durch den Zahnstangen- und Ritzelmechanismus 525 mit der Zahnstangenwelle 526 verknüpft. Der Zahnstangen- und Ritzelmechanismus 525 weist ein Ritzel 531, das auf der Drehwelle 524 bereitgestellt ist, und eine Zahnstange 532 auf, die auf der Zahnstangenwelle 526 bereitgestellt ist. Ein rechtes Ende der Zahnstangenwelle 526 ist durch das Kugelgelenk 552A, die Spurstange 527A und das Gelenk 528A in dieser Reihenfolge mit dem rechten lenkbaren Rad 529A verknüpft, wobei sich das Kugelgelenk 552A am nächsten zu dem rechten Ende der Zahnstangenwelle 526A befindet. Wie bei der rechten Seite ist ein linkes Ende der Zahnstangenwelle 526 durch das Kugelgelenk 552B, die Spurstange 572B und das Gelenk 528B in dieser Reihenfolge mit dem linken lenkbaren Rad 529B verknüpft, wobei sich das Kugelgelenk 552B am nächsten zu dem linken Ende der Zahnstangenwelle 526 befindet. Hier entsprechen die rechte Seite und die linke Seite der rechten Seite bzw. linken Seite eines Fahrers, der in einem Sitz sitzt.The steering system 520 includes, for example, a steering wheel 521 , a steering shaft 522 (also called "steering column"), universal couplings 523A and 523B , a rotary shaft 524 (also "pinion shaft" or " Input shaft "called), a rack and pinion mechanism 525 , a rack shaft 526 , a right and a left ball joint 552A and 552B , Tie rods 527A and 527B , Joints 528A and 528B , and a left and a right steerable wheel (eg, a left and a right front wheel) 529A and 529B , The steering wheel 521 is through the steering shaft 522 and the universal couplings 523A and 523B with the rotary shaft 524 connected. The rotary shaft 524 is through the rack and pinion mechanism 525 with the rack shaft 526 connected. The rack and pinion mechanism 525 has a pinion 531 that on the rotary shaft 524 is provided, and a rack 532 on that on the rack shaft 526 is provided. A right end of the rack shaft 526 is through the ball joint 552A , the tie rod 527A and the joint 528A in this order with the right steerable wheel 529A linked, with the ball joint 552A located closest to the right end of the rack shaft 526A. As with the right side is a left end of the rack shaft 526 through the ball joint 552B , the tie rod 572B and the joint 528B in this order with the left steerable wheel 529B linked, with the ball joint 552B closest to the left end of the rack shaft 526 located. Here, the right side and the left side correspond to the right side and left side, respectively, of a driver sitting in a seat.

Bei dem Lenksystem 520 wird ein Lenkdrehmoment dadurch erzeugt, dass ein Fahrer das Lenkrad 521 dreht, und wird durch den Zahnstangen- und Ritzelmechanismus 525 zu dem linken und dem rechten lenkbaren Rad 529A und 529B übertragen. Folglich kann der Fahrer das linke und das rechte lenkbare Rad 529A und 529B steuern.In the steering system 520 a steering torque is generated by a driver steering wheel 521 turns, and becomes through the rack and pinion mechanism 525 to the left and right steerable wheels 529A and 529B transfer. Consequently, the driver can control the left and right steerable wheels 529A and 529B Taxes.

Der Hilfsdrehmomentmechanismus 540 umfasst beispielsweise einen Lenkdrehmomentsensor 541, eine ECU 542, einen Motor 543, einen Verzögerungsmechanismus 544 und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 545. Der Hilfsdrehmomentmechanismus 540 legt an dem Lenksystem 520 ein Hilfsdrehmoment an, einschließlich von dem Lenkrad 521 zu dem linken und dem rechten lenkbaren 529A und 529B. Es ist zu beachten, dass das Hilfsdrehmoment auch „Zusatzdrehmoment“ genannt werden kann.The auxiliary torque mechanism 540 includes, for example, a steering torque sensor 541 , an ECU 542 , a motor 543 , a delay mechanism 544. and a power conversion device 545 , The auxiliary torque mechanism 540 attaches to the steering system 520 an auxiliary torque, including from the steering wheel 521 to the left and right steerable 529A and 529B , It should be noted that the auxiliary torque can also be called "additional torque".

Als ECU 542 kann die Steuerschaltung 300 des Ausführungsbeispiels verwendet werden. Als Leistungsumwandlungsvorrichtung 545 kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 des Ausführungsbeispiels verwendet werden. Der Motor 543 ist äquivalent zu dem Motor 200 des Ausführungsbeispiels. Als mechanisch und elektronisch integrierte Einheit, die die ECU 542, den Motor 543 und die Leistungsumwandlungsvorrichtung 545 umfasst, kann vorzugsweise die Motorantriebseinheit 400 des Ausführungsbeispiels verwendet werden.As ECU 542 can the control circuit 300 of the embodiment can be used. As a power conversion device 545 can the power conversion device 100 of the embodiment can be used. The motor 543 is equivalent to the engine 200 of the embodiment. As a mechanically and electronically integrated unit, the ECU 542 , the engine 543 and the power conversion device 545 includes, preferably, the motor drive unit 400 of the embodiment can be used.

Der Lenkdrehmomentsensor 541 detektiert ein Lenkdrehmoment, das an dem Lenksystem 520 unter Verwendung des Lenkrades 521 angelegt wird. Die ECU 542 erzeugt ein Antriebssignal zum Antreiben des Motors 543 auf der Basis eines Detektionssignals (im Folgenden als „Drehmomentsignal“ bezeichnet) von dem Lenkdrehmomentsensor 541. Der Motor 543 erzeugt ein Hilfsdrehmoment in Abhängigkeit von dem Lenkdrehmoment auf der Basis des Antriebssignais. Das Hilfsdrehmoment wird durch den Verzögerungsmechanismus 544 auf die Drehwelle 524 des Lenksystems 520 übertragen. Der Verzögerungsmechanismus 544 ist beispielsweise ein Schneckengetriebemechanismus. Das Hilfsdrehmoment wird ferner von der Drehwelle 524 auf den Zahnstangen- und Ritzelmechanismus 525 übertragen.The steering torque sensor 541 detects a steering torque that is on the steering system 520 using the steering wheel 521 is created. The ECU 542 generates a drive signal for driving the motor 543 on the basis of a detection signal (hereinafter referred to as "torque signal") from the steering torque sensor 541 , The motor 543 generates an assist torque depending on the steering torque based on the drive signal. The auxiliary torque is provided by the deceleration mechanism 544. on the rotary shaft 524 of the steering system 520 transfer. The delay mechanism 544. is, for example, a worm gear mechanism. The auxiliary torque is further from the rotary shaft 524 on the rack and pinion mechanism 525 transfer.

Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 500 kann gemäß einem Abschnitt des Lenksystems 520, zu dem das Hilfsdrehmoment hinzugefügt wird, in folgende Typen kategorisiert werden: Ritzelhilfstyp, Zahnstangenhilfstyp, Säulenhilfstyp, usw. 21 veranschaulicht die elektrische Servolenkungsvorrichtung 500 vom Ritzelhilfstyp. Es ist zu beachten, dass die elektrische Servolenkungsvorrichtung 500 vom Zahnstangenhilfstyp, Säulenhilfstyp, usw. sein kann.The electric power steering device 500 can according to a section of the steering system 520 to which the auxiliary torque is added can be categorized into the following types: pinion auxiliary type, rack auxiliary type, column auxiliary type, etc. 21 illustrates the electric power steering device 500 of the pinion auxiliary type. It should be noted that the electric power steering apparatus 500 rack-assist type, column assist type, etc.

Zusätzlich zu dem Drehmomentsignal kann beispielsweise ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal in die ECU 542 eingegeben werden. Ein Teil einer externen Ausrüstung 560 kann beispielsweise ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor sein. Alternativ dazu kann die externe Ausrüstung 560 beispielsweise eine weitere ECU sein, die mit der ECU 542 über ein fahrzeuginternes Netzwerk kommuniziert, z. B. ein Controller Area Network (CAN). Die Mikrosteuerung der ECU 542 kann an dem Motor 543 eine Vektorsteuerung oder eine PWM-Steuerung auf der Basis des Drehmomentsignals und des Geschwindigkeitssignals, usw. ausführen.For example, in addition to the torque signal, a vehicle speed signal may be input to the ECU 542 be entered. Part of an external equipment 560 For example, it may be a vehicle speed sensor. Alternatively, the external equipment 560 For example, there may be one more ECU connected to the ECU 542 communicates via an in-vehicle network, e.g. For example, a Controller Area Network (CAN). The microcontroller of the ECU 542 can on the engine 543 perform a vector control or a PWM control on the basis of the torque signal and the speed signal, etc.

Die ECU 542 bestimmt einen gewünschten Stromwert zumindest auf der Basis des Drehmomentsignals. Die ECU 542 bestimmt den gewünschten Stromwert vorzugsweise unter Berücksichtigung des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, das durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor detektiert wird, und zusätzlich dazu eines Rotordrehsignals, das durch einen Winkelsensor 320 detektiert wird. Die ECU 542 kann ein Antriebssignal, d. h. einen Antriebsstrom, für den Motor 543 derart steuern, dass ein durch einen Stromsensor 170 detektierter tatsächlicher Stromwert dem gewünschten Stromwert gleicht.The ECU 542 determines a desired current value based at least on the torque signal. The ECU 542 preferably determines the desired current value in consideration of the vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor and in addition thereto a rotor rotation signal generated by an angle sensor 320 is detected. The ECU 542 can one Drive signal, ie a drive current, for the motor 543 so control that one through a current sensor 170 detected actual current value is equal to the desired current value.

Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 500 kann durch die Zahnstangenwelle 526 unter Verwendung eines Zusammensetzungsdrehmoments, das durch Hinzufügen des Hilfsdrehmoments des Motors 543 zum Lenkdrehmoment eines Fahrers erhalten wird, das linke und das rechte lenkbare Rad 529A und 529B steuern. Falls die Motorantriebseinheit 400 der vorliegenden Offenbarung auf die obige mechanisch und elektronisch integrierte Einheit angewandt wird, ist im Einzelnen eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bereitgestellt, die eine Motorantriebseinheit umfasst, bei der die Qualität von Teilen verbessert sein kann und sowohl unter einer normalen als auch anomalen Bedingung eine geeignete Stromsteuerung ausgeführt werden kann.The electric power steering device 500 can through the rack shaft 526 using a composition torque, by adding the auxiliary torque of the motor 543 is obtained for the steering torque of a driver, the left and the right steerable wheel 529A and 529B Taxes. If the motor drive unit 400 Specifically, according to the present disclosure, in the above mechanical and electronic integrated unit, there is provided an electric power steering apparatus comprising a motor drive unit in which the quality of parts can be improved and appropriate current control is performed under both normal and abnormal condition can.

In dem Vorgenannten wurden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die obigen Ausführungsbeispiele sind lediglich veranschaulichend, und es nicht beabsichtigt, dass dieselben die Technologie der vorliegenden Offenbarung einschränken. Die Komponenten der obigen Ausführungsbeispiele können je nach Eignung kombiniert werden.In the foregoing, embodiments of the present disclosure have been described. The above embodiments are merely illustrative and are not intended to limit the technology of the present disclosure. The components of the above embodiments may be combined as appropriate.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung können auf eine Vielzahl von Vorrichtungen angewendet werden, darunter verschiedene Motoren wie Staubsauger, Trockner, Deckenventilatoren, Waschmaschinen, Kühlschränke und elektrische Servolenkungsvorrichtungen.The embodiments of the present disclosure can be applied to a variety of devices, including various engines such as vacuum cleaners, dryers, ceiling fans, washing machines, refrigerators, and electric power steering devices.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
LeistungsumwandlungsvorrichtungPower conversion device
101101
Leistungsversorgungpower supply
102102
SpuleKitchen sink
103103
Kondensatorcapacitor
110110
erster Inverterfirst inverter
111H, 112H, 113H, 141H, 142H, 143H111H, 112H, 113H, 141H, 142H, 143H
hochseitiges Umschaltelement (FET)high-side switching element (FET)
111L, 112L, 113L, 141L, 142L, 143L111L, 112L, 113L, 141L, 142L, 143L
tiefseitiges Umschaltelement (FET)low-side switching element (FET)
111R, 112R, 113R, 141R, 142R, 143R111R, 112R, 113R, 141R, 142R, 143R
NebenschlusswiderstandShunt resistor
121, 122, 123, 124, 125, 126121, 122, 123, 124, 125, 126
Schenkelleg
131, 132, 133131, 132, 133
H-BrückeH-bridge
140140
zweiter Invertersecond inverter
200200
Elektromotorelectric motor
300300
Steuerschaltungcontrol circuit
310310
LeistungsversorgungsschaltungPower supply circuit
320320
Winkelsensorangle sensor
330330
Eingangsschaltunginput circuit
340340
Mikrosteuerungmicrocontroller
350350
Antriebsschaltungdrive circuit
351351
Detektionsschaltungdetection circuit
360360
ROMROME
400400
MotorantriebseinheitMotor drive unit
500500
elektrische Servolenkungsvorrichtungelectric power steering device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2014192950 [0007]JP 2014192950 [0007]

Claims (12)

Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln von Leistung, die einem Elektromotor mit n Phasenwicklungen (n ist eine Ganzzahl von drei oder mehr) zuzuführen ist, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: einen ersten Inverter, mit dem ein Ende jeder Phasenwicklung des Elektromotors gekoppelt ist; einen zweiten Inverter, mit dem das andere Ende jeder Phasenwicklung gekoppelt ist; eine Steuerschaltung, die eine n-Phasenleitungssteuerung an dem ersten und dem zweiten Inverter ausführt; und eine Detektionsschaltung, die einen Ausfall in einer Mehrzahl von Umschaltelementen detektiert, die in dem ersten und dem zweiten Inverter enthalten sind, wobei die Steuerschaltung die Steuerung des ersten und des zweiten Inverters von der n-Phasenleitungssteuerung zu der m-Phasenleitungssteuerung wechselt, die m Phasen der n Phasen verwendet, die sich von der Phase einer Wicklung unterscheiden, die mit dem ausgefallenen Umschaltelement gekoppelt ist (m ist eine Ganzzahl, die nicht kleiner als zwei ist und kleiner als n ist), wenn die Detektionsschaltung einen Ausfall in einem der Mehrzahl von Umschaltelementen detektiert hat.A power conversion device for converting power to be supplied to an electric motor having n phase windings (n is an integer of three or more), the device comprising: a first inverter to which one end of each phase winding of the electric motor is coupled; a second inverter to which the other end of each phase winding is coupled; a control circuit that performs n-phase line control on the first and second inverters; and a detection circuit that detects a failure in a plurality of switching elements included in the first and second inverters, wherein the control circuit changes the control of the first and second inverters from the n-phase line control to the m-phase line control using m phases of the n phases different from the phase of a winding coupled to the failed switching element (m an integer not less than two and smaller than n) when the detection circuit has detected a failure in one of the plurality of switching elements. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der erste und der zweite Inverter jeweils n Schenkel umfassen, die jeweils ein tiefseitiges Umschaltelement und ein hochseitiges Umschaltelement aufweisen.The power conversion apparatus according to Claim 1 wherein the first and second inverters each comprise n legs each having a deep-side switching element and a high-side switching element. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Mehrzahl von Umschaltelementen des ersten und des zweiten Inverters eine Mehrzahl von H-Brücken bildet.The power conversion apparatus according to Claim 1 or 2 wherein the plurality of switching elements of the first and second inverters form a plurality of H-bridges. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der die Steuerschaltung, wenn das ausgefallene Umschaltelement in dem ersten Inverter enthalten ist, die m-Phasenleitungssteuerung unter Verwendung von 2m Schenkeln ausführt, die sich von einem ausgefallenen Schenkel, der das ausgefallenen Umschaltelement enthält, und einem Schenkel des zweiten Inverters unterscheiden, der in einer durch den ausgefallenen Schenkel und den Schenkel des zweiten Inverters gebildeten H-Brücke enthalten ist.The power conversion apparatus according to Claim 2 or 3 wherein the control circuit, when the failed switching element is included in the first inverter, performs m-phase line control using 2m legs different from a failed leg containing the failed switching element and a leg of the second inverter is contained in a formed by the failed leg and the legs of the second inverter H-bridge. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2-4, bei der die Steuerschaltung, wenn das ausgefallene Umschaltelement in dem ersten Inverter enthalten ist, die m-Phasenleitungssteuerung ausführt, wobei das Umschaltelement außer dem ausgefallenen Umschaltelement des ausgefallenen Schenkels ausgeschaltet ist und alle Umschaltelemente eines Schenkels des zweiten Inverters in einer durch den ausgefallenen Schenkel und den Schenkel des zweiten Inverters gebildeten H-Brücke ausgeschaltet sind.The power conversion device according to any one of Claims 2 - 4 wherein the control circuit, when the failed switching element is included in the first inverter, executes the m-phase line control, wherein the switching element is turned off except for the failed switching element of the failed leg and all switching elements of a leg of the second inverter in one through the failed leg and the leg of the second inverter formed H-bridge are turned off. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-5, die ferner Folgendes aufweist: 2n oder weniger Nebenschlusswiderstände.The power conversion device according to any one of Claims 1 - 5 further comprising: 2n or fewer shunt resistors. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2-5, die ferner Folgendes aufweist: 2n oder weniger Nebenschlusswiderstände, wobei die 2n oder weniger Nebenschlusswiderstände zwischen 2n oder weniger tiefseitige Umschaltelemente der 2n Schenkel des ersten und des zweiten Inverters und eine Masse gekoppelt sind.The power conversion device according to any one of Claims 2 - 5 , further comprising: 2n or fewer shunt resistors, wherein the 2n or less shunt resistors are coupled between 2n or less low side switching elements of the 2n legs of the first and second inverters and a ground. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-5, die ferner Folgendes aufweist: einen Nebenschlusswiderstand, der zwischen den ersten Inverter und eine Masse gekoppelt ist, und einen Nebenschlusswiderstand, der zwischen den zweiten Inverter und eine Masse gekoppelt ist.The power conversion device according to any one of Claims 1 - 5 , further comprising: a shunt resistor coupled between the first inverter and a ground, and a shunt resistor coupled between the second inverter and a ground. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-8, bei der die Mehrzahl von Umschaltelementen jeweils ein Transistor mit einer Gate-Elektrode, einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode ist, und die Detektionsschaltung eine Drain-Source-Spannung des Transistors mit einer Schwellspannung vergleicht, um einen Ausfall in dem Transistor zu detektieren.The power conversion device according to any one of Claims 1 - 8th wherein the plurality of switching elements are each a transistor having a gate electrode, a source electrode and a drain electrode, and the detection circuit compares a drain-source voltage of the transistor with a threshold voltage to prevent a failure in the transistor detect. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-9, bei der der Elektromotor drei Phasenwicklungen aufweist, wobei die Steuerschaltung, wenn die Detektionsschaltung einen Ausfall in einem der Mehrzahl von Umschaltelementen detektiert hat, die Steuerung des ersten und des zweiten Inverters von einer Dreiphasenleitungssteuerung zu einer Zweiphasenleitungssteuerung wechselt.The power conversion device according to any one of Claims 1 - 9 wherein the electric motor has three phase windings, the control circuit, when the detection circuit has detected a failure in one of the plurality of switching elements, the control of the first and second inverters changes from a three-phase line control to a two-phase line control. Eine Motorantriebseinheit, die folgende Merkmale aufweist: die Leitungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-10; und den Elektromotor. A motor drive unit, comprising: the line conversion device according to any one of Claims 1 - 10 ; and the electric motor. Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, die folgendes Merkmal aufweist: die Motorantriebseinheit gemäß Anspruch 11.An electric power steering apparatus, comprising: the motor drive unit according to Claim 11 ,
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